2010년 1회 소방유체역학

높이 40m의 저수조에서 15m의 저수조로 직경 45cm, 길이 600m의 주철관을 통해 물이 흐르고 있다. 유량은 0.25m³/s이며, 관로 중의 터빈에서 29.4kW의 동력을 얻는다면 관로의 손실수두는 약 몇 m 인가?단, 터빈의 효율은 100%이다.① 12② 13③ 14④ 15②에너지 보존 법칙(베르누이 방정식)을 두 저수조의 수면 사이에 적용한다. (P₁/γ + z₁ + V₁²/2g) = (P₂/γ + z₂ + V₂²/2g) + h_L + h_T. 여기서 h_L은 손실수두, h_T는 터빈수두이다. 두 수면은 대기압이고 속도는 0으로 볼 수 있으므로 식은 z₁ = z₂ + h_L + h_T 가 된다. 터빈 동력(P_T) = γQh_T 이므로, 터빈수두 h_T = P_T / (γQ) = 29,400 W / (9800 N/m³ × 0.25 m³/s) = 12 m. 따라서, 손실수두 h_L = z₁ - z₂ - h_T = 40 m - 15 m - 12 m = 13 m.

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