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안지름 20cm인 원관이 안지름 40cm인 원관에 급확대 연결된 관로에… | [소방설비산업기사(기계분야) 필기] 16년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[소방설비산업기사(기계분야) 필기] 16년 1회차
안지름 20cm인 원관이 안지름 40cm인 원관에 급확대 연결된 관로에 0.2m3/s의 유체가 흐를 때 급확대부에서 발생하는 손실수두는 약 몇 m인가?
문제 이미지
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해설

그림은 안지름 20cm인 관이 안지름 40cm인 관으로 갑자기 넓어지는 급확대부이고, 화살표로 표시된 유량은 0.2 m3/s0.2\ \mathrm{m^3/s}이다.

연속방정식으로 두 단면의 평균유속을 구하면 V1=0.2π(0.2)2/4=6.37 m/sV_1=\dfrac{0.2}{\pi(0.2)^2/4}=6.37\ \mathrm{m/s}, V2=0.2π(0.4)2/4=1.59 m/sV_2=\dfrac{0.2}{\pi(0.4)^2/4}=1.59\ \mathrm{m/s} 이다.

급확대 손실수두는 두 유속의 차로 계산하는 Borda–Carnot 식 HL=(V1−V2)22gH_L=\dfrac{(V_1-V_2)^2}{2g} 를 쓴다.

따라서 HL=(6.37−1.59)22×9.8=22.819.6≈1.16 mH_L=\dfrac{(6.37-1.59)^2}{2\times 9.8}=\dfrac{22.8}{19.6}\approx 1.16\ \mathrm{m} 이다.

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