원관 속의 흐름에서 관의 직경, 유체의 속도, 유체의 밀도, 유체의 점… | [소방설비기사(기계) 필기] 20년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[소방설비기사(기계) 필기] 20년 3회차

원관 속의 흐름에서 관의 직경, 유체의 속도, 유체의 밀도, 유체의 점성계수가 각각 D, V, ρ, μ로 표시될 때 층류 흐름의 마찰계수(f)는 어떻게 표현될 수 있는가?

 $f = \dfrac{64\mu}{DV\rho}$

 $f = \dfrac{64\rho}{DV\mu}$

 $f = \dfrac{64D}{V\rho\mu}$

 $f = \dfrac{64}{DV\rho\mu}$

해설

층류 흐름의 마찰계수는  $f=\dfrac{64\mu}{DV\rho}$  이며, 층류에서 마찰계수는 관의 상대조도와 무관하고 유속·직경·밀도에 반비례, 점성계수에 비례한다.
원관 내 층류 (Re  $f=\dfrac{64}{Re}$  이다. 여기서 레이놀즈수는  $Re=\dfrac{\rho V D}{\mu}$  이므로, 이를 대입하면
 $f=\dfrac{64}{\rho V D/\mu}=\dfrac{64\mu}{DV\rho}$ 
참고로 이 f 는 달시-바이스바흐 식  $h_L=f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$  에 쓰이는 관마찰계수이며, 패닝 마찰계수를 쓸 경우  $f'=16/Re$  로 값이 1/4 이 된다.

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