모두CBT

안지름 25mm, 길이 10m의 수평파이프를 통해 비중 0.8, 점성계수는 상세 페이지

1[소방설비기사(기계) 필기] 25년 2회차

안지름 25mm, 길이 10m의 수평파이프를 통해 비중 0.8, 점성계수는 5×1035\times10^{-3}kg/m·s인 기름을 유량 0.2×1030.2\times10^{-3}㎥/s로 수송하고자 할 때, 필요한 펌프의 최소 동력은 약 몇 W인가?

1

0.58

2

0.81

3

0.21

4

0.77

해설

먼저 유동상태를 판정한다. 단면적 A=π(0.025)24=4.909×104A=\dfrac{\pi(0.025)^2}{4}=4.909\times10^{-4} ㎡, 평균유속 V=QA=0.2×1034.909×104=0.407V=\dfrac{Q}{A}=\dfrac{0.2\times10^{-3}}{4.909\times10^{-4}}=0.407 m/s이므로 Re=ρVDμ=800×0.407×0.0255×1031,630Re=\dfrac{\rho VD}{\mu}=\dfrac{800\times0.407\times0.025}{5\times10^{-3}}\approx1{,}630 으로 층류이다.
층류 수평관의 압력강하는 하겐-푸아죄유식 ΔP=128μLQπD4\Delta P=\dfrac{128\mu LQ}{\pi D^4}을 쓰면 ΔP=128×(5×103)×10×(0.2×103)π×(0.025)41,043\Delta P=\dfrac{128\times(5\times10^{-3})\times10\times(0.2\times10^{-3})}{\pi\times(0.025)^4}\approx1{,}043 Pa이다.
따라서 최소 소요동력은 P=ΔPQ=1,043×0.2×1030.21P=\Delta P\cdot Q=1{,}043\times0.2\times10^{-3}\approx0.21 W로 ③ 0.21이 정답이다.