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1[소방설비산업기사(기계분야) 필기] 17년 1회차
그림에서 h1=300mm, h2=150mm, h3=350mm 일 때 A와 B의 압력차(pA-pB)는 약 몇 kPa인가? (단, A,B의 액체는 물이고, 그 사이의 액주계 유체는 비중이 13.6인 수은이다.)
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해설

그림은 A와 B를 잇는 U자형 수은 액주계입니다. 기준선(그림 아래쪽 수평선)을 기준으로 A는 h1=300 mmh_1=300\,\mathrm{mm} 위, 왼쪽 관의 수은면 C는 기준선 높이, 오른쪽 관의 수은면 D는 h2=150 mmh_2=150\,\mathrm{mm} 위, B는 h3=350 mmh_3=350\,\mathrm{mm} 위에 있습니다. A~C와 D~B 구간은 물, U자 아랫부분은 비중 13.6의 수은입니다.

A에서 출발해 관을 따라 압력을 더하고 빼며 B까지 가면 pA+γwh1−γHgh2−γw(h3−h2)=pBp_A+\gamma_w h_1-\gamma_{Hg}h_2-\gamma_w(h_3-h_2)=p_B가 됩니다. 정리하면 pA−pB=γHgh2+γw(h3−h2)−γwh1p_A-p_B=\gamma_{Hg}h_2+\gamma_w(h_3-h_2)-\gamma_w h_1입니다.

수치를 넣으면 13.6×9.8×0.15=19.99 kPa13.6\times 9.8\times 0.15=19.99\,\mathrm{kPa}, 9.8×(0.35−0.15)=1.96 kPa9.8\times(0.35-0.15)=1.96\,\mathrm{kPa}, 9.8×0.3=2.94 kPa9.8\times 0.3=2.94\,\mathrm{kPa}이므로 pA−pB=19.99+1.96−2.94≈19 kPap_A-p_B=19.99+1.96-2.94\approx \mathbf{19\,kPa}입니다.

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