02.

인터넷이 안될 때

마지막 인사

(1) 에너지의 형태

운동 에너지(kinetic energy) : 질량이 m(kg)인 유체가 속도 u(m/s)로 운동할 때 나타내는 에너지

위치 에너지 : 질량이 m(kg)인 유체가 기준면으로부터 높이 h(m)에 있을 때 나타내는 에너지

압력 에너지(pressure energy) : 질량이 m(kg), 압력이 p(N/m2)에 대응하는 일을 할 때 이일에 해당하는 만큼의 에너지

기계적 에너지 : 운동 에너지, 위치 에너지, 압력 에너지을 통틀어 기계적 에너지

(2) 두(head)

단위 질량의 유체가 가지고 있는 에너지, 크기는 길이(m)
단위 질량의 에너지를 중력 가속도 g(m/s2)로 나누어 주면, 각 에너지는 액체의 기둥 높이로 나타낸다.

비중이 0.9인 액체가 나타내는 압력이 2atm일 때 이를 두로 환산하여라.

에서

기준면에서 3m 높이에 있는 수평관 속에 물이 1m/s로 흐르고 있다. 속도두와 위치두를 계산하여라.

(3) 유체 에너지 수지

비압축성 유체가 그림과 같은 관을 통하여 정상 상태로 흐른다고 가정

그림 Ⅰ-8 유체의 에너지 수지

기준면에서 의 높이에 있는 단면 ①, ②에서 유속을 , 압력을, 밀도
단면 ①, ②에서 단위 질량의 유체를 펌프 또는 송풍기로 수송하는데 필요한 에너지
마찰 손실(friction loss) 등에 의하여 손실되는 에너지
유체가 단면 ①에서 가지고 있는 에너지에 ①~②에서 얻은 에너지를 합한 것은 단면 ②로부터 가지고 나온 에너지에 ①~②에서 잃은 에너지 손실(두손실)를 합한 것과 같다.
유체 1kg에 대하여 ①~② 구간의 기계적 에너지 수지식은

기계적 에너지 수지식은 단면 ①과 단면 ②의 유체의 내부 에너지가 같고, 축 일는 유체가 외부에 하는 일인데, 펌프의 일은 외부에서 계에 가하는 에너지이므로 방향이 서로 반대
열 는 외부에서 가해 주는 것이지만 마찰 손실 는 마찰에 의해 생긴 열에너지가 외부로 나가므로 방향이 반대

유체가 비압축성이고 단면 ①~② 구간에 펌프 및 마찰 손실 등이 없을 때에 이 되므로 기계적 에너지 수지식은 속도두, 위치두, 압력두의 합이 일정하므로

이 식을 베르누이의 정리(Bernoulli's therorem),

각 항의 차원은 (에너지/질량)으로서 유체의 단위 질량에 대한 에너지를 나타내고 표준 단위는

유체 1kg에 주어지는 펌프의 에너지 량은

유체 1kg을 단면 ①에서 단면 ②로 보내는 데 필요한 에너지(펌프 등에 의한 일)를 라 하고 유량을 라 하면 동력는

P =

펌프의 효율을 라 하면 펌프가 필요로 하는 에너지(일), 는 유체 수송에 소요되는 에너지

는

유체 수송을 위한 펌프가 사용한 동력

그림과 같이 물을 퍼올리는 장치에서 비중이 1.05인 용액을 위의 탱크에 올리려고 한다. 흡입관과 배출관의 안지름을 각각 90mm, 60mm, 흡입관의 평균 유속을 1.20m/s, 흡입 액면에서 펌프의 중심까지의 높이, 즉흡입 양정은 2m, 펌프로부터 배출되는 액면까지의 높이, 즉 배출 양정은 20m이다. 펌프의 출력은 4.5PS, 효율은 62%이다. 이 수송관 안의 마찰 손실은 얼마나 되겠는가?