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1[소방설비산업기사(기계분야) 필기] 16년 3회차
다음 그림에서 단면 1의 관지름은 50㎝ 이고 단면 2의 관지름은 30㎝ 이다. 단면 1과2의 압력계의 읽음이 같을 때 관을 통과하는 유량은 몇 m3/s인가? (단, 관로의 모든 손실은 무시한다.)
문제 이미지
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0.474
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0.671
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4.74
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9.71
해설

그림에서 위쪽 단면(단면 1)의 관지름은 50 cm, 아래쪽 단면(단면 2)의 관지름은 30 cm이고 두 단면의 높이차는 2 m이며, 두 압력계 눈금은 모두 100 kPa로 같다. 물은 위에서 아래로 흐른다.

손실이 없으므로 베르누이 식을 세우면 압력항이 서로 같아 소거되어 V22V122g=z1z2=2m\dfrac{V_2^2-V_1^2}{2g}=z_1-z_2=2\,\mathrm{m}, 즉 V22V12=2×9.8×2=39.2V_2^2-V_1^2=2\times9.8\times2=39.2가 된다.

단면적은 A1=π4(0.5)2=0.1963m2A_1=\dfrac{\pi}{4}(0.5)^2=0.1963\,\mathrm{m^2}, A2=π4(0.3)2=0.0707m2A_2=\dfrac{\pi}{4}(0.3)^2=0.0707\,\mathrm{m^2}이므로 V1=Q/A1,  V2=Q/A2V_1=Q/A_1,\;V_2=Q/A_2를 대입하면 Q2(200.125.9)=39.2Q^2(200.1-25.9)=39.2이다.

Q=39.2174.2=0.474m3/sQ=\sqrt{\dfrac{39.2}{174.2}}=0.474\,\mathrm{m^3/s}

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