지름 10cm의 호스에 출구 지름이 3cm인 노즐이 부착되어 있고, 1… | [소방설비기사(기계) 필기] 24년 3회차 기출문제 상세 페이지

볼트 1개에 작용되는 힘은 약 1,018.4 N이다.
유량 $Q = 1{,}500\ \text{L/min} = 0.025\ \text{m}^3\text{/s}$ , 단면적은 $A_1=\dfrac{\pi}{4}(0.1)^2=7.854\times10^{-3}$ m², $A_2=\dfrac{\pi}{4}(0.03)^2=7.069\times10^{-4}$ m²이므로 유속은 $V_1=3.183$ m/s, $V_2=35.37$ m/s이다.
마찰이 없으므로 베르누이식에서 호스 내 게이지압은 $P_1=\dfrac{\rho}{2}(V_2^2-V_1^2)=\dfrac{1000}{2}(1250.9-10.13)=620{,}400$ Pa이다.
검사체적(노즐)에 운동량방정식을 적용하면 플랜지에 작용하는 힘은
$F=P_1A_1-\rho Q(V_2-V_1)=620{,}400\times7.854\times10^{-3}-1000\times0.025\times(35.37-3.183)$
$=4872-805=4{,}067$ N이다.
볼트가 4개이므로 볼트 1개에 작용되는 힘은 $\dfrac{4{,}067}{4}\approx1{,}018$ N, 즉 약 1,018.4 N이다.