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내경이 50mm인 강철관에 공기가 흐르고 있다. 한 단면에서의 압력은 … | [가스기사 필기] 18년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[가스기사 필기] 18년 2회차
내경이 50mm인 강철관에 공기가 흐르고 있다. 한 단면에서의 압력은 5atm, 온도는 20℃, 평균유속은 50m/s이었다. 이 관의 하류에서 내경이 75mm인 강철관이 접속되어 있고 여기에서의 압력은 3atm, 온도는 4O℃이다. 이때 평균 유속을 구하면 약 얼마인가? (단, 공기는 이상기체라고 가정한다.)
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40m/s
2
50m/s
3
60m/s
4
70m/s
해설

동일한 기체가 서로 다른 단면을 지날 때 질량유량 보존 ρ1A1V1=ρ2A2V2\rho_1 A_1 V_1=\rho_2 A_2 V_2가 성립하고, 이상기체에서 밀도는 ρPT\rho\propto\dfrac{P}{T}이다.

따라서 V2=V1(d1d2)2P1/T1P2/T2V_2=V_1\left(\dfrac{d_1}{d_2}\right)^2\dfrac{P_1/T_1}{P_2/T_2}이며, 값을 대입하면 V2=50×(5075)2×5/2933/31350×0.444×1.78040V_2=50\times\left(\dfrac{50}{75}\right)^2\times\dfrac{5/293}{3/313}\approx50\times0.444\times1.780\approx40m/s로 계산된다.

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