직경이 10μm인 구형입자가 20℃ 층류영역의 대기 중에서 낙하하고 있… | [대기환경기사 필기] 21년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[대기환경기사 필기] 21년 3회차

직경이 10μm인 구형입자가 20℃ 층류영역의 대기 중에서 낙하하고 있다. 입자의 종말침강속도(m/s)와 레이놀즈수를 순서대로 나열한 것은? (단, 20℃에서 입자의 밀도 = 1800 kg/m³, 공기의 밀도 = 1.2 kg/m³, 공기의 점도 = 1.8×10^-5 kg/m·s)

5.44×10^-3, 3.63×10^-3

5.44×10^-3, 2.44×10^-6

3.63×10^-6, 2.44×10^-6

3.63×10^-6, 3.63×10^-3

해설

층류영역이므로 Stokes 식으로 종말침강속도를 구하고, 그 값으로 레이놀즈수를 계산한다.
 $V_t=\dfrac{d^2(\rho_p-\rho)g}{18\mu}=\dfrac{(10\times10^{-6})^2\times(1800-1.2)\times9.8}{18\times1.8\times10^{-5}}=5.44\times10^{-3}\,\mathrm{m/s}$ 
 $Re=\dfrac{\rho\,d\,V_t}{\mu}=\dfrac{1.2\times10\times10^{-6}\times5.44\times10^{-3}}{1.8\times10^{-5}}=3.63\times10^{-3}$ 
Re가 1보다 훨씬 작으므로 층류 가정이 타당하다.

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