2021년 2회 소방설비기사(기계) 기출문제 해설 - 26번,27번,28번,29번,30번

26. 300 K의 저온 열원을 가지고 카르노 사이클로 작동하는 열기관의 효율이 70%가 되기 위해서 필요한 고온 열원의 온도(K)는?

 

1) 800

2) 900

3) 1000

4) 1100

 

답: 3

 

$\eta = 1 - \frac{T_2}{T_1}$

 

$T_1$: 고온 열원의 온도

$T_2$: 저온 열원의 온도

 

$0.7 = 1 -\frac{300}{X}$

 

X = 1000K

 

27. 물이 들어 있는 탱크에 수면으로부터 20m 깊이에 지름 50mm 의 오리피스가 있다. 이 오리피스에서 흘러나오는 유량($m^3/min$)은?(단, 탱크의 수면 높이는 일정하고 모든 손실은 무시한다.)

 

1) 1.3

2) 2.3

3) 3.3

4) 4.3

 

답: 2

 

이 문제를 그림으로 표현하면 다음과 같다.

 

 탱크 아랫부분 오리피스로 유출되는 유속은 (높이수두) = (속도수두)로 구할 수 있다.

 

$20m = \frac{1}{2}\frac{u^2}{g}$

 

 $g = 9.81m/s^2$을 대입해서 계산하면 u = 19.8m/s

 

문제에서는 유량($m^3/min$)을 묻고 있다. 

 

오리피스 단면적을 곱하고 단위를 적절히 바꿔주면 된다.

 

19.8m/s × $\frac{\pi }{4}(0.05m)^2$ = $0.0389m^3/s$

 

$0.0389m^3/s = 2.33m^3/min$

 

28. 다음 중 열전달 매질이 없이도 열이 전달되는 형태는?

 

1) 전도

2) 자연대류

3) 복사

4) 강제대류

 

답: 3

 

열전달의 세 종류

- 전도

- 대류

- 복사

 

그 중에서 복사(radiation)의 경우 매질이 필요없다.

 

29. 양정 220m, 유량 0.025$m^3/s$, 회전수 2900rpm인 4단 원심 펌프의 비교회전도 (비속도)[m3/min, m, rpm]는 얼마인가?

 

1) 176

2) 167

3) 45

4) 23

 

답: 1

 

비교회전도 공식

 

$N_s = \frac{N\cdot Q^{\frac{1}{2}}}{H^\frac{3}{4}}$

 

Q: 유량[$m^3/min$]

H: 양정[m]

N: 회전수[rpm]

 

$0.025m^3/s = 1.5m^3/min$

 

$N_s = \frac{2900rpm\cdot 1.5^{1/2}}{(220/4)^{3/4}} = 175.86$

 

4단 원심펌프이므로 양정을 4로 나눠주어야 한다.

 

30. 동력(power)의 차원을 MLT(질량 M, 길이 L, 시간 T)계로 바르게 나타낸 것은?

 

1) $MLT^{-1}$

2) $M^2LT^{-2}$

3) $ML^2T^{-3}$

4) $MLT^{-2}$

 

답: 3

 

동력의 대표적인 단위로는 W(watt)가 있다.

 

W = J/s 이고 

 

J = N·m

 

N = $kg\cdot m/s^2$

 

결론적으로

 

W = $kg\cdot m^2/s^3$

 

답은 3번이다.