실온에서 공기의 점성계수는 1.8×10 - 5 Pa ㆍ s, 밀도는 1.2 kg/m 3 이고, 물의 점성계수가 1.0×10 - 3 > Pa ㆍ s, 밀도는 1000 kg/m 3 이다. 지름이 25 mm인 파이프 내의 유동을 고려할 때, 층류 상태를 유지할 수 있는 최대 Reynolds 수가 2300이라면, 층류유동 시 공기의 최대 평균 속도는 물의 최대 평균 속도의 약 몇 배인가?

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1[건설기계설비기사 필기] 18년 3회차

실온에서 공기의 점성계수는 1.8×10^-⁵ Pa ㆍ s, 밀도는 1.2 kg/m³이고, 물의 점성계수가 1.0×10^-³> Pa ㆍ s, 밀도는 1000 kg/m³이다. 지름이 25 mm인 파이프 내의 유동을 고려할 때, 층류 상태를 유지할 수 있는 최대 Reynolds 수가 2300이라면, 층류유동 시 공기의 최대 평균 속도는 물의 최대 평균 속도의 약 몇 배인가?

3.2

8.4

해설

공기의 최대 평균 속도는 물의 최대 평균 속도의 약 15배이다.
같은 지름의 관에서 임계 레이놀즈수가 동일하므로  $Re = \dfrac{VD}{\nu}$ 가 같으면 속도비는 동점성계수( $\nu=\mu/\rho$ )비와 같다.
공기:  $\nu_{air} = \dfrac{1.8\times10^{-5}}{1.2} = 1.5\times10^{-5}\ \mathrm{m^2/s}$ , 물:  $\nu_{water} = \dfrac{1.0\times10^{-3}}{1000} = 1.0\times10^{-6}\ \mathrm{m^2/s}$ 이다.
따라서 속도비는  $\dfrac{V_{air}}{V_{water}} = \dfrac{\nu_{air}}{\nu_{water}} = \dfrac{1.5\times10^{-5}}{1.0\times10^{-6}} = 15$ 이다.

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