A저수지에서 200m 떨어진 B저수지로 지름 20cm, 마찰손실계수 0.035인 원형관으로 상세 페이지
1[토목기사 필기] 18년 1회차
A저수지에서 200m 떨어진 B저수지로 지름 20cm, 마찰손실계수 0.035인 원형관으로 0.0628m3/s의 물을 송수하려고 한다. A저수지와 B저수지 사이의 수위차는? (단, 마찰손실, 단면급확대 및 급축소 손실을 고려한다.)
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5.75m
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6.94m
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7.14m
4
7.45m
해설
원형관의 마찰손실을 구하기 위해 Darcy-Weisbach 식을 적용한다. 먼저 유속을 구하면 v=AQ=π(0.1)20.0628=0.03140.0628=2 m/s이다. 마찰손실수두는 hf=fDL2gv2=0.035×0.2200×2×9.84=0.035×1000×19.64=0.035×1000×0.204=7.14 m이다. 문제에서 "마찰손실, 단면급확대 및 급축소 손실을 고려한다"고 명시했으므로, 저수지 입구의 급축소 손실과 출구의 급확대 손실을 추가로 계산해야 한다. 급축소 손실계수는 약 0.5, 급확대 손실계수는 약 1.0으로 일반적으로 적용되며, 이들의 수두손실은 h축소=0.5×2gv2=0.5×0.204=0.102 m, h확대=1.0×2gv2=1.0×0.204=0.204 m이다. 전체 손실수두는 htotal=7.14+0.102+0.204=7.446≈7.45 m이므로, A저수지와 B저수지 사이의 필요 수위차는 7.45m이다.
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