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1[소방설비기사(기계) 필기] 21년 3회차

지름이  $5cm$ 인 원형 관내에 이상기체가 층류로 흐른다. 다음 중 이 기체의 속도가 될 수 있는 것을 모두 고르면? (단, 이 기체의 절대압력은  $200kPa$ , 온도는  $27{}^\circ\mathrm{C}$ , 기체상수는  $2080 J/kg\cdot K$ , 점성계수는  $2\times10^{-5} N\cdot s/m^2$ , 하임계 레이놀즈수는  $2200$ 으로 한다.)

[보기]
ㄱ. 0.3 m/s   ㄴ. 1.5 m/s
ㄷ. 8.3 m/s   ㄹ. 15.5 m/s

ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ

ㄱ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ

해설

층류가 될 수 있는 속도는 2.75 m/s 이하 인 ㄱ(0.3 m/s)과 ㄴ(1.5 m/s)뿐이다.
층류 조건은  $Re \le 2200$  이다.
이상기체 상태방정식으로 밀도를 구하면
 $\rho = \dfrac{P}{RT} = \dfrac{200{,}000}{2080 \times 300} = 0.3205$  kg/m³이다.
 $Re = \dfrac{\rho V D}{\mu} \le 2200$  에서
 $V \le \dfrac{2200 \times 2\times10^{-5}}{0.3205 \times 0.05} = 2.75$  m/s이다.
ㄷ(8.3)·ㄹ(15.5)은 임계속도를 넘어 난류가 된다.

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