안지름이 20mm인 수평으로 놓인 곧은 파이프 속에 점성계수 0.4Nㆍs/m 2 , 밀도 900kg/m 3 인 기름이 유량 2×10 -5 m 3 /s로 흐르고 있을 때, 파이프 내의 10m 떨어진 두 지점 간의 압력강하는 약 몇 kPa인가?

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1[일반기계기사 필기] 17년 1회차

안지름이 20mm인 수평으로 놓인 곧은 파이프 속에 점성계수 0.4Nㆍs/m², 밀도 900kg/m³인 기름이 유량 2×10^-5m³/s로 흐르고 있을 때, 파이프 내의 10m 떨어진 두 지점 간의 압력강하는 약 몇 kPa인가?

10.2

20.4

30.6

40.8

해설

층류 원관 유동의 압력강하는 Hagen-Poiseuille 식으로 구하며, 약 20.4 kPa이다.
 $\Delta p = \dfrac{128\mu L Q}{\pi D^4}$ 에  $\mu=0.4\ \mathrm{N\cdot s/m^2}$ ,  $L=10\ \mathrm{m}$ ,  $Q=2\times10^{-5}\ \mathrm{m^3/s}$ ,  $D=0.02\ \mathrm{m}$ 를 대입한다.
계산하면  $\Delta p \approx \dfrac{128\times0.4\times10\times2\times10^{-5}}{\pi\times(0.02)^4} \approx 20.4\times10^{3}\ \mathrm{Pa}$ , 즉 약 20.4 kPa이다.

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