2003년05월25일 35번
[대기오염 공정시험 기준(방법)] 어느 보일러굴뚝의 배출가스 온도가 240℃ 피토우관에 의한 동압이 7.5 mmH2O 이었다. 연도의 배출가스 유속은? (단, 대기압 1atm, 피토우관계수는 1로 한다.)
- ① 약 7 m/s
- ② 약 9 m/s
- ③ 약 12 m/s
- ④ 약 15 m/s
(정답률: 알수없음)
문제 해설
피토우관에 의한 동압은 다음과 같이 구할 수 있다.
동압 = 밀도 × 중력가속도 × 높이
여기서 밀도는 대기압과 온도에 따라 변화하므로, 이 문제에서는 간단하게 대기압을 1atm로 가정하고 계산한다. 따라서 동압은 다음과 같다.
동압 = 7.5 mmH2O = 7.5/760 × 1.013 × 105 Pa ≈ 94 Pa
보일러굴뚝의 배출가스 온도가 240℃이므로, 이를 절대온도로 변환하면 다음과 같다.
T = 240 + 273 = 513 K
피토우관계수가 1이므로, 피토우관에서의 유속은 다음과 같이 구할 수 있다.
유속 = √(2 × 동압 / 밀도)
여기서 밀도는 다음과 같이 구할 수 있다.
밀도 = 대기압 / (기체상수 × 절대온도)
기체상수는 공기일 때 287 J/(kg·K)이므로, 대기압을 1atm으로 가정하면 밀도는 다음과 같다.
밀도 = 1.013 × 105 / (287 × 513) ≈ 0.072 kg/m3
따라서 유속은 다음과 같다.
유속 = √(2 × 94 / 0.072) ≈ 15 m/s
따라서 정답은 "약 15 m/s"이다.
동압 = 밀도 × 중력가속도 × 높이
여기서 밀도는 대기압과 온도에 따라 변화하므로, 이 문제에서는 간단하게 대기압을 1atm로 가정하고 계산한다. 따라서 동압은 다음과 같다.
동압 = 7.5 mmH2O = 7.5/760 × 1.013 × 105 Pa ≈ 94 Pa
보일러굴뚝의 배출가스 온도가 240℃이므로, 이를 절대온도로 변환하면 다음과 같다.
T = 240 + 273 = 513 K
피토우관계수가 1이므로, 피토우관에서의 유속은 다음과 같이 구할 수 있다.
유속 = √(2 × 동압 / 밀도)
여기서 밀도는 다음과 같이 구할 수 있다.
밀도 = 대기압 / (기체상수 × 절대온도)
기체상수는 공기일 때 287 J/(kg·K)이므로, 대기압을 1atm으로 가정하면 밀도는 다음과 같다.
밀도 = 1.013 × 105 / (287 × 513) ≈ 0.072 kg/m3
따라서 유속은 다음과 같다.
유속 = √(2 × 94 / 0.072) ≈ 15 m/s
따라서 정답은 "약 15 m/s"이다.
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