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내경이 10㎝인 관속을 40㎝/s의 평균속도로 흐르던 물이 그림과 같이… | [가스기사 필기] 16년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[가스기사 필기] 16년 1회차
내경이 10㎝인 관속을 40㎝/s의 평균속도로 흐르던 물이 그림과 같이 내경이 5㎝인 가지관으로 갈라져 흐를 때, 이 가지관에서의 평균유속은 약 몇 ㎝/s인가?
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해설

그림에서 위쪽 내경 10 cm 관으로 들어온 물이 T자 형태로 갈라져, 좌우 양쪽 내경 5 cm 가지관 두 개로 흘러나간다.

본관의 유량은 Q=π4(10)2×403142 cm3/sQ=\dfrac{\pi}{4}(10)^2\times 40\approx 3142\ \mathrm{cm^3/s} 이고, 이 유량이 두 가지관으로 균등히 나뉘므로 한 가지관의 유량은 약 1571 cm3/s1571\ \mathrm{cm^3/s} 이다.

가지관 단면적은 π4(5)219.63 cm2\dfrac{\pi}{4}(5)^2\approx 19.63\ \mathrm{cm^2} 이므로 평균유속은 u=157119.6380 cm/su=\dfrac{1571}{19.63}\approx 80\ \mathrm{cm/s} 이다.

정리하면 u2=u1D12nD22=40×1022×52=80 cm/su_2=u_1\dfrac{D_1^{\,2}}{n\,D_2^{\,2}}=40\times\dfrac{10^2}{2\times 5^2}=80\ \mathrm{cm/s} 로, 지름이 절반이라 면적은 1/4이지만 관이 2개로 나뉘어 결국 유속은 2배가 된다.

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