안지름 10cm인 수평 원관에 층류유동으로 4km 떨어진 곳에 원유(점… | [소방설비기사(기계) 필기] 25년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[소방설비기사(기계) 필기] 25년 3회차

안지름 10cm인 수평 원관에 층류유동으로 4km 떨어진 곳에 원유(점성계수 0.02N·s/㎡, 비중 0.86)를 0.10㎥/min의 유량으로 수송하려 할 때 펌프에 필요한 동력[W]은? (단, 펌프의 효율은 100%로 가정한다)

10900

9100

해설

펌프에 필요한 동력은 91W이다. 층류 원관 유동의 압력손실은 하겐-푸아죄유 식
 $\Delta P=\dfrac{128\mu L Q}{\pi d^4}$ 
로 구한다.
 $Q=\dfrac{0.10}{60}=1.667\times10^{-3}\,\text{m}^3/\text{s}$  를 대입하면
 $\Delta P=\dfrac{128\times0.02\times4{,}000\times1.667\times10^{-3}}{\pi\times0.1^4}\approx 54{,}300\,\text{Pa}$ 
이다. 펌프 동력은
 $P=\Delta P\times Q = 54{,}300\times1.667\times10^{-3}\approx 91\,\text{W}$ 
이다. (레이놀즈수 약 910으로 층류 조건을 만족한다.)

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