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점성계수가 0.101N∙s/m2, 비중이 0.85인 기름이 내경 300… | [소방시설관리사 1차] 10년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[소방시설관리사 1차] 10년 1회차
점성계수가 0.101N∙s/m2, 비중이 0.85인 기름이 내경 300mm, 길이3km의 주철관 내부를 흐르며 유량은 0.0444m3/s이다. 이 관을 흐르는 동안 수두손실은 약 몇 m인가? (단, 물의 밀도는 850KG/m3이다.)
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7.1
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8.1
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7.7
4
8.9
해설

먼저 흐름의 상태를 확인하면 평균유속은 V=QA=0.0444π4×(0.3)20.63m/sV=\dfrac{Q}{A}=\dfrac{0.0444}{\frac{\pi}{4}\times(0.3)^2}\approx0.63\,\mathrm{m/s}이고, 레이놀즈수는 Re=ρVdμ=850×0.63×0.30.1011,590Re=\dfrac{\rho V d}{\mu}=\dfrac{850\times0.63\times0.3}{0.101}\approx1{,}590으로 2,100보다 작아 층류이다. 따라서 하겐-푸아죄유 식을 적용할 수 있다.

압력손실은 ΔP=128μLQπd4=128×0.101×3000×0.0444π×(0.3)467,670Pa\Delta P=\dfrac{128\mu LQ}{\pi d^4}=\dfrac{128\times0.101\times3000\times0.0444}{\pi\times(0.3)^4}\approx67{,}670\,\mathrm{Pa}이다.

이를 문제에서 제시된 유체의 밀도 850kg/m3850\,\mathrm{kg/m^3}과 중력가속도로 나누면 hf=ΔPρg=67,670850×9.88.1mh_f=\dfrac{\Delta P}{\rho g}=\dfrac{67{,}670}{850\times9.8}\approx8.1\,\mathrm{m}수두손실이 된다.

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