9급지방직공무원 2009-05-23 화학공학일반 13번 문제 해설

문제 요약:
물이 8 cm/sec 속도로 직경 2 cm 관을 흐르며, 점도가 1 cP일 때 마찰계수 f 를 구하라.

정답: 1번 (0.01)

근거:
- 레이놀즈 수 (Re) 계산:
Re = (\rho v D/\mu)
여기서 \rho (밀도)는 대략 1000 kg/m3, v = 8 \, cm/sec = 0.08 \, m/sec , D = 2 \, cm = 0.02 \, m , \mu = 1 \, cP = 0.001 \, Pa·s
Re = (1000 × 0.08 × 0.02/0.001) = 1600

- 마찰계수 f 결정:
레이놀즈 수가 1600인 경우, 층류 영역에 속하므로 무차원 마찰계수 f 는 약 0.01로 추정된다 (무차원 도표 참조).

오답 포인트:
- 2번, 3번, 4번: 레이놀즈 수가 층류 범위에 속하므로 높은 마찰계수를 갖지 않음.

핵심 개념:
- 레이놀즈 수 (Re): 유체의 유동 형태 (층류/혼류) 판단 기준.
- 층류 범위: 일반적으로 Re < 2300 에서 f ≈ 0.01 .

마무리 요약:
레이놀즈 수가 층류 범위에 있으므로 주어진 조건 하에서 마찰계수는 0.01로 결정된다.