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1[소방설비기사(기계) 필기] 21년 3회차

그림과 같이 노즐이 달린 수평관에서 계기압력이 0.49MPa이었다. 이 관의 안지름이 6cm이고 관의 끝에 달린 노즐의 지름이 2cm이라면 노즐의 분출속도는 몇 m/s인가? (단, 노즐에서의 손실은 무시하고, 관마찰계수는 0.025이다.)

물압력계노즐100m

1

25.5

2

16.8

3

20.4

4

28.4

해설

노즐의 분출속도는 25.5 m/s 이다.

압력수두는 Pγ=0.49×1069800=50\dfrac{P}{\gamma} = \dfrac{0.49\times10^6}{9800} = 50 m이고, 이는 노즐 출구 속도수두와 관 마찰손실의 합과 같다.
연속방정식에서 관내 유속은
V1=V2(26)2=V29V_1 = V_2\left(\dfrac{2}{6}\right)^2 = \dfrac{V_2}{9} 이고, 마찰손실은
hL=fLDV122g=0.025×1000.06×V2281×2gh_L = f\dfrac{L}{D}\dfrac{V_1^2}{2g} = 0.025 \times \dfrac{100}{0.06} \times \dfrac{V_2^2}{81 \times 2g} 이다.
따라서
50=V222g(1+41.6781)=1.514 V2219.6250 = \dfrac{V_2^2}{2g}\left(1 + \dfrac{41.67}{81}\right) = \dfrac{1.514\,V_2^2}{19.62} 에서
V22=647.8V_2^2 = 647.8 , V2≈25.5V_2 \approx 25.5 m/s이다.

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