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1[정수시설운영관리사 1급 1차] 23년 2회차
그림과 같은 관수로에 1.0m3/s의 유량이 가득차서 흐르고 있다. 각 단면에서의 유속(m/s)은 약 얼마인가? (단, 관의 직경 D1=100cm, D2=70cm, 흐름은 정상류이며, 손실은 무시한다.)
문제 이미지
1
V1 = 0.51, V2 = 1.08
2
V1 = 1.27, V2 = 2.60
3
V1 = 3.45, V2 = 5.38
4
V1 = 5.10, V2 = 7.46
해설

연속방정식으로 계산하면 단면1의 유속은 약 1.27m/s, 단면2의 유속은 약 2.60m/s이다.

그림은 왼쪽의 굵은 관(단면1)이 원뿔 모양으로 좁아져 오른쪽의 가는 관(단면2)으로 이어지는 축소관이며, 두 단면 모두 물이 가득 차 같은 유량 1.0㎥/s가 흐른다.

단면적은 A1=π(1.0)24=0.785 m2A_1 = \dfrac{\pi (1.0)^2}{4} = 0.785\,\mathrm{m^2}, A2=π(0.7)24=0.385 m2A_2 = \dfrac{\pi (0.7)^2}{4} = 0.385\,\mathrm{m^2}이다.
V1=QA1=1.00.785=1.27 m/sV_1 = \dfrac{Q}{A_1} = \dfrac{1.0}{0.785} = 1.27\,\mathrm{m/s}
V2=QA2=1.00.385=2.60 m/sV_2 = \dfrac{Q}{A_2} = \dfrac{1.0}{0.385} = 2.60\,\mathrm{m/s}

단면적이 직경의 제곱에 비례하므로 관경이 100cm에서 70cm로 줄면 유속은 (100/70)2≒2.04배로 빨라진다는 관계로도 검산된다.

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