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1[정수시설운영관리사 1급 1차] 26년 2회차
그림과 같은 물탱크에서 수심(h)이 3m인 위치에 작은 오리피스가 설치되어 있다. 수면 위 공기층의 계기압력(p)을 20kPa로 유지시킬 때, 오리피스에서의 토출유속(m/s)은 약 얼마인가? (단, 오리피스의 유속계수는 0.7, 물의 밀도는 1,000kg/m3, 중력가속도는 9.8m/s2이다.)
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해설
수면 위 공기압을 더한 유효수두 5.04m를 토리첼리 식에 넣으면 토출유속은 약 6.96m/s가 된다.
그림에서 h는 수면에서 오리피스 중심까지의 깊이 3m이고, 밀폐된 공기층을 누르는 계기압력 p가 압력수두만큼 유효수두를 키운다.
압력수두 = p ÷ (ρg) = 20,000 ÷ (1,000 × 9.8) = 2.04m
유효수두 H = 3 + 2.04 = 5.04m여기에 유속계수를 곱한다.
V = Cv × √(2gH) = 0.7 × √(2 × 9.8 × 5.04)
= 0.7 × 9.94 = 약 6.96m/s공기압을 빼고 수심 3m만 쓰면 5.37m/s, 유속계수를 빠뜨리면 9.94m/s가 되어 값이 크게 어긋난다. 압력수두와 유속계수를 모두 반영해야 맞는 값이 나온다.
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