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직관내의 마찰손실수두와 관련된 다르시-와이스 바하의 식에서 유체의 흐름… | [건축설비기사 필기] 17년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[건축설비기사 필기] 17년 3회차
직관내의 마찰손실수두와 관련된 다르시-와이스 바하의 식에서 유체의 흐름이 층류일 경우 마찰 계수 λ는? (단, Re는 레이놀즈수)
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해설

층류에서 관마찰계수는 λ = 64/Re로, 레이놀즈수에 반비례한다.

원관 층류는 유속 분포가 포물선인 하겐-푸아죄유 해로 정확히 풀리므로, 그 결과를 다르시-바이스바흐 식 hf = λ(ℓ/d)(v2/2g)의 꼴에 맞춰 정리하면 마찰계수가 64/Re 하나로 결정된다. 관의 거칠기와는 무관하다는 점이 층류의 특징이다.

  • 분자가 32인 형태는 하겐-푸아죄유 압력손실식 ΔP = 32μℓv/d2의 계수를 그대로 옮겨 적은 것이라 마찰계수 자리에 올 수 없다.
  • Re가 분자로 올라간 형태는 유속이 빠를수록 마찰계수가 커진다는 뜻이 되어, 층류에서 Re가 커질수록 λ가 작아지는 실제 경향과 정반대다.

난류에서는 λ가 Re뿐 아니라 관의 상대조도에도 좌우되어 무디 선도나 콜브룩식 같은 실험식으로 구한다.

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