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소방설비기사 (기계분야) 소방유체역학

소방설비기사 기계분야 필기용 유체와 열 기초이지, 기계시설 구조 과목이 아니다. 열두 장 가운데 뒤 다섯은 열역학이다. 유체의 기본 성질부터 보는 것은 정역학과 베르누이가 그 위에 쌓이기 때문이고, 펌프·관내유동은 이론이며 용량·마찰 계산은 기계시설 과목이다.

12개 공식

유체역학 기초

7개 공식
유체의 기본 성질유체정역학연속방정식과 베르누이에너지·운동량 방정식유량측정관내 유동과 손실펌프와 송풍기

열역학

5개 공식
열역학 기초와 제1법칙열역학 제2법칙상태변화와 과정이상기체와 카르노 사이클열전달 기초

소방유체역학 과목 안내

소방유체역학 12강은 유체의 성질과 정역학에서 출발해 연속 방정식 · 베르누이, 관 마찰 손실, 펌프로 이어지고, 뒤의 다섯 강은 열역학이다. 소방설비기사 기계 분야 필기 과목이다.

계산은 거의 다 펌프 양정과 배관 손실로 모인다. 압력 · 속도 · 높이를 m 단위 수두로 바꿔 더하는 감을 잡는 것이 이 과목의 일이에요.

장마다 하는 일

유체역학 기초7강

밀도 · 비중량 · 점성, 정수압과 마노미터 · 부력, 연속 방정식과 베르누이 · 토리첼리, 에너지 · 운동량 방정식, 피토관 · 오리피스 · 위어 유량 측정, 레이놀즈 수와 관 마찰 손실, 펌프 동력 · 비속도 · 캐비테이션을 본다.

열역학5강

열역학 제1 · 2법칙, 등압 · 등온 · 단열 · 폴리트로픽 과정의 일, 이상 기체와 카르노 사이클 · COP, 전도 · 대류 · 복사와 열관류율을 다룬다.

자주 꺼내 쓰는 식

τ = μdudy, ν = μρ, γ = ρg
P = ρgh, F = ρghcA
yp = yc + IGycA
P1ρg + V1²2g + z1 = P2ρg + V2²2g + z2
노즐 반력 F = ρQV
Re = VDν, hf = fLDV²2g
ΔP = 6.053 × 10⁴ × L × Q1.85C1.85 × D4.87 [MPa]
L = ρgQH1000η [kW], Ns = N√QH0.75
NPSHa = Paρg − hs − hf − Pvρg ≥ NPSHr
Q = ΔU + W, Cp − Cv = R
PVn = 일정 (n = 0 등압 · 1 등온 · κ 단열 · ∞ 등적)
η = 1 − TLTH, COPR = TLTH − TL
K = 11h1 + δk + 1h2, q = εσAT⁴

자주 틀리는 곳

P = ρgh 의 h 는 바닥이 아니라 수면부터 잰 깊이다. 잠긴 평면의 압력 중심은 도심보다 늘 아래에 있다.

베르누이 방정식은 마찰이 없고(비점성) 압축되지 않는 정상 흐름에서만 그대로 쓴다. 실제 배관은 펌프 수두와 마찰 손실을 더한 확장식으로 푼다.

동력 식의 Q 는 m³/s 다. 화면이나 문제가 m³/min 으로 주면 60 으로 나눈다. 직렬 운전은 양정을, 병렬 운전은 유량을 늘린다.

캐비테이션을 막으려면 NPSHa ≥ NPSHr 이어야 한다. 흡입 높이와 흡입 쪽 손실을 줄이면 NPSHa 가 커진다.

레이놀즈 수 2,100 아래가 층류다. 층류의 마찰 계수는 f = 64Re 이고 난류는 무디 선도에서 읽는다.

카르노 효율과 복사 열은 반드시 절대 온도(K)로 계산한다. 복사 열은 T⁴ 에 비례해 절대 온도가 두 배면 16배가 돼요.

같은 두 온도 사이에서 히트 펌프의 COP 는 냉동기 COP 보다 늘 1 크다(COPHP = COPR + 1).

이 안내의 식과 주의점은 소방유체역학 12강에 있는 것을 옮겼다. 줄마다 붙은 이름이 그 내용을 다루는 강이에요.