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1[일반기계기사 필기] 17년 3회차
그림과 같은 물탱크에 Q의 유량으로 물이 공급되고 있다. 물탱크의 측면에 설치한 지름 10cm의 파이프를 통해 물이 배출될 때 배출구로부터의 수위 h를 3m로 일정하게 유지하려면 유량 Q는 약 몇 m3/s이어야 하는가? (단, 물탱크의 지름은 3m 이다.)
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해설
필요한 공급 유량은 약 0.06 m3/s이다.
그림처럼 위에서 Q가 들어오고 측면 지름 d = 10 cm 파이프로 물이 빠져나가는데, 수위 h를 3 m로 일정하게 유지하려면 공급 유량 = 배출 유량이어야 한다.
V = √(2gh) = √(2 × 9.81 × 3) ≒ 7.67 m/s배출관 단면적은 A = πd2/4 = π × 0.12/4 = 7.854×10−3 m2 이므로
Q = AV = 7.854×10−3 × 7.67 ≒ 0.060 m3/s물탱크 지름 3 m는 수위가 변할 때나 필요한 값이라, 수위 일정 조건에서는 계산에 쓰이지 않는다.
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