가로 2cm, 세로 3cm의 크기를 갖는 사각형 단면의 매끈한 수평관 … | [건설기계설비기사 필기] 21년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[건설기계설비기사 필기] 21년 3회차

가로 2cm, 세로 3cm의 크기를 갖는 사각형 단면의 매끈한 수평관 속을 평균유속 1.2 m/s로 20℃의 물이 흐르고 있다. 관의 길이 1m 당 손실 수두(m)는? (단, 수력직경에 근거한 관마찰계수는 0.024 이다.)

0.018

0.054

0.073

0.0026

해설

사각형 단면 관에서 Darcy-Weisbach 식을 적용한다. 먼저 수력직경을 구하면
 $D_h = \frac{4A}{P} = \frac{4 \times 0.02 \times 0.03}{2(0.02+0.03)} = \frac{0.0024}{0.1} = 0.024 \text{ m}$ 이다.
Darcy-Weisbach 손실 수두 공식은  $h_f = f \frac{L}{D_h} \frac{v^2}{2g}$ 이고, 주어진 값을 대입하면
 $h_f = 0.024 \times \frac{1}{0.024} \times \frac{(1.2)^2}{2 \times 9.8} = 1 \times \frac{1.44}{19.6} = 0.0735 \text{ m}$ 
이는 0.073 m에 일치한다.

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