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1[소방설비기사(기계) 필기] 23년 1회차

한 변의 길이가 a인 정사각형 단면 덕트가 있다. 단면적은 그대로 둔 채 가로를 a3\dfrac{a}{3} 로 좁히고 세로를 3a로 늘려 잡으면 수력직경은 원래 값의 몇 배가 되는가?

1

0.6

2

1.0

3

1.2

4

1.67

해설

수력직경은 Dh=4APD_h=\dfrac{4A}{P} 로 정의되며 여기서 A는 단면적, P는 젖은둘레다.
처음 덕트: A=a2A=a^{2}, P=4aP=4a 이므로 Dh=4a24a=aD_h=\dfrac{4a^{2}}{4a}=a
모양을 바꾼 뒤: A=a3×3a=a2A=\dfrac{a}{3}\times 3a=a^{2} 로 넓이가 그대로지만 둘레가 P=2(a3+3a)=20a3P=2\left(\dfrac{a}{3}+3a\right)=\dfrac{20a}{3} 로 길어져
Dh=4a220a/3=3a5=0.6aD_h=\dfrac{4a^{2}}{20a/3}=\dfrac{3a}{5}=0.6a
곧 0.6배다.

거꾸로 0.6a에 둘레 20a3\dfrac{20a}{3} 를 곱하고 4로 나누면 0.6×2012a2=a2\dfrac{0.6\times 20}{12}a^{2}=a^{2} 이 되어 처음 넓이가 되살아난다.

넓이가 같으니 그대로일 것이라 보면 1.0배, 둘레 앞의 2를 빠뜨리면 1.2배, 비를 뒤집으면 1.67배가 나온다.

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