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1[일반기계기사 필기] 16년 3회차
다음과 같은 수평으로 놓인 노즐이 있다. 노즐의 입구는 면적이 0.1m2이고 출구의 면적은 0.02m2이다. 정상, 비압축성이며 점성의 영향이 없다면 출구의 속도가 50m/s 일 때 입구와 출구의 압력차(P1-P2)는 약 몇 kPa인가? (단, 이 공기의 밀도는 1.23kg/m3이다.)
1
1.48
2
14.8
3
2.96
4
29.6
해설
연속방정식으로 입구속도를 구한 뒤 베르누이식을 적용하면 압력차는 약 1.48 kPa 이다.
그림의 조건은 입구 A1 = 0.1 m², 출구 A2 = 0.02 m², V2 = 50 m/s, P2 = 대기압이다.
V1 = V2·A2/A1 = 50 × 0.02 ÷ 0.1 = 10 m/s수평 노즐이라 위치수두 차가 없으므로
P1 − P2 = (ρ/2)(V2² − V1²)
= (1.23/2) × (50² − 10²) = 0.615 × 2400 = 1476 Pa즉 약 1.48 kPa 이다. 단면이 좁아지며 속도가 커진 만큼 압력이 낮아지는 관계이며, Pa → kPa 환산을 놓쳐 14.8 을 고르는 실수가 잦다.
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