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1[소방설비기사(기계) 필기] 22년 2회차

그림에 표시된 원형 관로로 비중이 0.8, 점성계수가 0.4 Pa·s인 기름이 층류로 흐른다. ①지점의 압력이 111.8kPa이고, ②지점의 압력이 206.9kPa일 때 유체의 유량은 약 몇 L/s인가?
124.5mø12.7mm9m중력

1

0.0106

2

0.0121

3

0.0138

4

0.0149

해설

층류이므로 하겐-푸아죄유식 Q=πD4Δp128μLQ = \dfrac{\pi D^4 \Delta p}{128 \mu L} 를 쓰되, 경사관이므로 압력이 아닌 피에조 수두(p+γzp+\gamma z) 차를 적용한다.
비중량 γ=0.8×9800=7840\gamma = 0.8 \times 9800 = 7840 N/m³ 이고, ②를 기준면으로 두면 ①지점 111,800+7840×4.5=147,080111{,}800 + 7840 \times 4.5 = 147{,}080 Pa, ②지점 206,900206{,}900 Pa 이므로 유효 압력차는 206,900147,080=59,820206{,}900-147{,}080 = 59{,}820 Pa(②→①로 상향 유동)이다.
Q=π(0.0127)4×59,820128×0.4×9=4.889×103460.8=1.06×105Q = \dfrac{\pi (0.0127)^4 \times 59{,}820}{128 \times 0.4 \times 9} = \dfrac{4.889\times10^{-3}}{460.8} = 1.06\times10^{-5} m³/s =0.0106= 0.0106 L/s 이므로 ① 0.0106이 정답이다.