모두CBT

지름 10cm의 호스에 출구 지름이 3cm인 노즐이 부착되어 있고, 1,500L/mi 상세 페이지

1[소방설비기사(기계) 필기] 20년 1회차

지름 10cm의 호스에 출구 지름이 3cm인 노즐이 부착되어 있고, 1,500L/min의 물이 대기 중으로 뿜어져 나온다. 이때 4개의 플랜지 볼트를 사용하여 노즐을 호스에 부착하고 있다면 볼트 1개에 작용되는 힘의 크기(N)는? (단, 유동에서 마찰이 존재하지 않는다고 가정한다)

1

4,098.2

2

899.4

3

58.3

4

1,018.4

해설

Q=1,500Q=1{,}500 L/min =0.025=0.025 m³/s이므로 V1=0.025π4(0.1)2=3.18V_1=\dfrac{0.025}{\frac{\pi}{4}(0.1)^2}=3.18 m/s, V2=0.025π4(0.03)2=35.37V_2=\dfrac{0.025}{\frac{\pi}{4}(0.03)^2}=35.37 m/s이다. 마찰이 없으므로 호스 측 계기압력은 P1=ρ2(V22V12)=500(1,250.910.1)620.4P_1=\dfrac{\rho}{2}(V_2^2-V_1^2)=500(1{,}250.9-10.1)\approx 620.4 kPa이다. 검사체적에 운동량방정식을 적용하면 플랜지에 걸리는 힘은 F=P1A1ρQ(V2V1)=620,400×0.007851,000×0.025×32.194,873805=4,068F=P_1A_1-\rho Q(V_2-V_1)=620{,}400\times 0.00785-1{,}000\times 0.025\times 32.19\approx 4{,}873-805=4{,}068 N이다. 볼트 4개가 균등 분담하므로 4,068/41,0184{,}068/4\approx 1{,}018 N, 즉 볼트 1개에 작용되는 힘의 크기는 1,018.4 N이다. 4,098.2는 4로 나누지 않은 전체 힘에 해당한다.

내용에 오류가 있거나 최신 법령·기준과 다른 부분이 보이면 알려주세요. 확인 후 반영하겠습니다.