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문제

회전차 외경이 600mm인 원심 송풍기의 풍량은 200m3/min이다. 회전차 외경이 1000mm인 동류(상사구조)의 송풍기가 동일한 회전수로 운전된다면 이 송풍기의 풍량(m3/min)은?(단, 두 경우 모두 표준공기를 취급한다)

해설
[해설]
이 문제는 송풍기의 상사법칙 중 풍량에 관한 문제입니다.
송풍기의 상사법칙에서 회전수가 같을 때 풍량은 직경의 제곱에 비례합니다.
Q2/Q1 = (D2/D1)²

[계산과정]
1. Q2 = Q1 × (D2/D1)²
2. Q2 = 200 × (1000/600)²
3. Q2 = 200 × (1.667)²
4. Q2 = 200 × 2.778
5. Q2 = 926 m³/min

[출제 포인트]
1. 송풍기 상사법칙의 이해와 적용
2. 회전수가 동일할 때의 풍량 비례관계 파악
3. 직경비의 제곱 계산 능력

[주요 개념]
1. 송풍기 상사법칙의 기본 관계식:
- 풍량(Q) ∝ ND³
- 압력(P) ∝ N²D²
- 동력(L) ∝ N³D⁵
2. 회전수(N)가 같을 때:
- 풍량은 직경의 제곱에 비례
- 압력은 직경의 제곱에 비례
- 동력은 직경의 5승에 비례
3. 직경(D)이 같을 때:
- 풍량은 회전수에 비례
- 압력은 회전수의 제곱에 비례
- 동력은 회전수의 3승에 비례

심화 해설

원심 송풍기의 상사법칙(Similarity Law)에 대해 자세히 알아보겠습니다.

송풍기의 상사법칙은 기하학적으로 닮은 두 송풍기에서 운전 조건에 따른 성능 변화를 예측하는데 사용됩니다.

풍량(Q)은 회전차 외경(D)의 제곱에 비례하며, 이는 다음 공식으로 표현됩니다:
Q2/Q1 = (D2/D1)² (단, N2/N1 = 1일 때)

주어진 문제에서:
- Q1 = 200m³/min - D1 = 600mm - D2 = 1000mm - N2/N1 = 1 (동일 회전수)

계산과정:
Q2 = Q1 × (D2/D1)²
= 200 × (1000/600)²
= 200 × (10/6)²
= 200 × 2.78
= 926 m³/min

이는 송풍기 설계 및 선정 시 매우 중요한 원리입니다.

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