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1[소방설비기사(기계) 필기] 17년 1회차

지름이 5cm5cm인 원형 관 내에 어떤 이상기체가 흐르고 있다. 다음 보기 중 이 기체의 흐름이 층류이면서 가장 빠른 속도는? (단, 이 기체의 절대압력은 200kPa200kPa, 온도는 27∘C27{}^\circ\mathrm{C}, 기체상수는 2080J/(kg⋅K)2080J/(kg\cdot K), 점성계수는 2×10−5Nㆍs/m22\times 10^{-5}Nㆍs/m^2, 층류에서 하임계 레이놀즈 값은 22002200으로 한다.)
[보기]
㉠ 0.3m/s  ㉡ 1.5m/s
㉢ 8.3m/s  ㉣ 15.5m/s

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㉡

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㉣

3

㉢

4

㉠

해설

층류 조건은 Re=ρVDμ≤2200Re = \dfrac{\rho V D}{\mu} \le 2200 이다. 먼저 이상기체 밀도 ρ=PRT=200,0002080×300≈0.320\rho = \dfrac{P}{RT} = \dfrac{200{,}000}{2080 \times 300} \approx 0.320 kg/m³ 를 구한다.
층류 한계 속도: V=Re⋅μρD=2200×2×10−50.320×0.05≈2.75V = \dfrac{Re \cdot \mu}{\rho D} = \dfrac{2200 \times 2\times10^{-5}}{0.320 \times 0.05} \approx 2.75 m/s
보기 중 2.75 m/s 이하이면서 가장 빠른 값은 ㉡ 1.5 m/s 이므로 정답이다. (㉢ 8.3, ㉣ 15.5 m/s는 난류)

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