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1[가스기사 필기] 19년 2회차

내경 0.05m 인 강관 속으로 공기가 흐르고 있다. 한쪽 단면에서의 온도는 293K, 압력은 4atm, 평균유속은 75m/s 였다. 이 관의 하부에는 내경 0.08m 의 강관이 접속되어 있는데 이곳의 온도는 303K, 압력은 2atm 이라고 하면 이곳에서의 평균유속은 몇 m/s 인가? (단, 공기는 이상기체이고 정상유동이라 간주한다.)

14.2

60.6

92.8

397.4

해설

압축성 이상기체의 정상유동에서는 밀도가 압력·온도에 따라 변하므로 질량유량 보존식은  $\dfrac{P_1A_1V_1}{T_1}=\dfrac{P_2A_2V_2}{T_2}$ 로 표현된다.
면적비  $A_1/A_2=(0.05/0.08)^2\approx0.391$ 을 이용해 정리하면  $V_2=V_1\dfrac{A_1}{A_2}\dfrac{P_1}{P_2}\dfrac{T_2}{T_1}=75\times0.391\times2\times\dfrac{303}{293}\approx60.6$  m/s로 계산된다.

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