개념 한 쪽
산업위생관리기사 유체의 역학적 원리 — 압력에서 속도와 손실로
유체의 역학적 원리는 속도압으로 유속을 구하고, 레이놀즈수로 흐름을 가르며, 관로 손실과 입자 침강을 계산하는 흐름을 다룬다. 비례 관계와 전제조건을 뒤집은 선지가 오답이 된다.
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뜻
속도압이 첫째 축이다. 속도압은 전압에서 정압을 뺀 값이다. 전압이 -75mmH₂O이고 정압이 -100mmH₂O라면 속도압은 25mmH₂O이고, 이 값에 유속 공식을 적용해 유속을 구한 뒤 분 단위로 환산한다.
레이놀즈수가 둘째 축이다. 레이놀즈수는 유속과 직경의 곱을 동점성계수로 나눈 값이다. 풍량이 주어지면 단면적으로 나누어 유속을 먼저 구한다. 임계 레이놀즈수 이하가 층류이고, 층류로 흐를 수 있는 최대 유량은 임계값으로 유속을 구한 뒤 단면적을 곱해 낸다.
관로 손실이 셋째 축이다. 직관의 압력손실은 직경의 제곱에 반비례하며, 직경에 비례한다고 적은 선지는 틀린다. 정압회복계수는 회복량을 동압감소량으로 나눈 값이므로, 압력손실은 동압감소량에서 회복량을 뺀 값이 된다.
입자의 침강이 넷째 축이다. 스토크스 법칙에서 중력침강속도는 입자 직경의 제곱과 밀도차에 비례한다. 밀도차에 반비례한다고 적은 선지가 틀린다.
전제조건과 환기 원칙이 다섯째 축이다. 환기시설 내 기류를 유체역학적으로 다룰 때는 밀도 변화를 무시하고, 열교환을 무시하며, 부피에 비해 질량을 무시한다. 절대습도를 기준으로 삼는 것은 전제조건이 아니다. 강제환기에서는 오염물질을 즉시 포집하도록 배출구를 오염원에 가깝게 설치한다.
예제
출제 패턴은 ① 속도압으로 유속 구하기(전압−정압, 분 단위 환산), ② 레이놀즈수와 층류 최대 유량(풍량÷단면적, 임계값), ③ 직관 압력손실의 관계(직경의 제곱에 반비례), ④ 스토크스 침강속도(직경 제곱·밀도차에 비례), ⑤ 정압회복계수와 압력손실(감소량−회복량), ⑥ 유체역학 해석의 전제조건과 거리가 먼 것(절대습도), ⑦ 강제환기의 배출구 위치(오염원에 가깝게)이다. 「속도압=전압−정압, 침강속도는 밀도차에 비례」가 이 세트의 기준선이다.
자주 묻는 물음
- 속도압은 어떻게 구하나요?
- 전압에서 정압을 뺍니다. 전압 -75mmH₂O, 정압 -100mmH₂O라면 속도압은 25mmH₂O이고, 이 값으로 유속을 구해 분 단위로 환산합니다.
- 스토크스 법칙에서 침강속도는 무엇에 비례하나요?
- 입자 직경의 제곱과 밀도차에 비례합니다. 밀도차에 반비례한다는 설명은 틀립니다.
- 환기시설의 기류를 유체역학으로 다룰 때의 전제는 무엇인가요?
- 밀도 변화를 무시하고, 열교환을 무시하며, 부피에 비해 질량을 무시하는 것입니다. 절대습도를 기준으로 삼는 것은 전제조건이 아닙니다.
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