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국소배기 덕트에서 필요송풍량 Q = 12m³/min의 공기를 반송속도(덕트 내 풍속) V = 20m/s로 이송하려 한다. 원형 덕트의 소요 내경 D[mm]를 구하시오. (Q=A⋅VQ=A\cdot V, A=πD24A=\dfrac{\pi D^{2}}{4})
해설
[모범답안]
풀이:
Q = 12m³/min = 1260=0.2\dfrac{12}{60}=0.2m³/s
A = QV=0.220=0.01\dfrac{Q}{V}=\dfrac{0.2}{20}=0.01m²
D = 4Aπ=4×0.013.1416=0.012732=0.1128\sqrt{\dfrac{4A}{\pi}}=\sqrt{\dfrac{4\times0.01}{3.1416}}=\sqrt{0.012732}=0.1128m
정답: D≈0.113D\approx0.113m = 약 113mm.
■ 핵심 채점어: 반송속도 / Q=A·V / 단위환산 12/60=0.2m³/s / A=Q/V=0.01m² / D=√(4A/π) / 약 113mm
※ 근거: 유체 연속방정식 Q=A·V와 원형단면 A=πD²/4. Q를 m³/s로 환산 후 단면적→직경 산정.


[해설]

유체 연속방정식 Q=A·V로 덕트 단면적을 구하고, 원 면적식 A=πD2/4에서 직경을 역산한다. 반송속도는 분진이 덕트 안에 가라앉지 않도록 유지하는 덕트 내 풍속이다.

Q=1260=0.2Q=\dfrac{12}{60}=0.2 m3/s
A=QV=0.220=0.01A=\dfrac{Q}{V}=\dfrac{0.2}{20}=0.01 m2
D=4×0.013.1416=0.012732=0.1128D=\sqrt{\dfrac{4\times0.01}{3.1416}}=\sqrt{0.012732}=0.1128 m
따라서 소요 내경은 약 113 mm이다.

혼동 주의: 송풍량을 m3/s로 바꾸지 않고 m/s 풍속으로 나누면 단위가 맞지 않아 답이 크게 어긋난다.

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