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ブロワー性能曲線の右上がり部の理由
どなたかブロワーの吐出圧曲線について教示ください。 (1)液体ポンプなどの吐出圧曲線は 横軸流量・縦軸を揚程とした場合 ほとんど全域において右下がりの曲線を描きますよね。 これは吐出弁を全開から徐々に全閉にしていった時 流量低下に合わせて、行き場のない液体の圧が上昇する という感じでイメージが湧きやすいのですが (2)気体ブロワー・ファンの場合の曲線は 有る領域をピークに右下がりの安定領域と、 右上がりのサージング領域が 出現するケースが多いですよね。 右下がりの部分はポンプと同様なイメージが湧くのですが 吐出流量が少ないところでは、なぜ 右上がりの関係（流量を全閉にしていくと、圧も下がる） になるのでしょうか？ 数式とかでも結構ですが なるべく自然現象として言葉で理解できるような回答を 御願いしたいです。 例えば、吐出ダンパー全閉ギリギリあたりでは 気体がインペラーと供回りをし始めるために 圧のパワーも落ちる・・・（これは自分でもイマイチ）とか また性能曲線の”測定方法”の観点からの説明でも結構です。 (1)と(2)の違いは 非圧縮性と圧縮性の違いもあるのだと思いますが そのあたりも絡めて解説いただけると幸いです。 どうぞ宜しく御願いします。 P.S. なお、右上がりの部分でサージングが起こりやすい 理由は知っていますので、その説明は不要です。 ”なぜ右上がりになるのか”の物理的・自然現象的な 説明を欲しいだけです。
- gotocyan
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- BASKETMM
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コンプレッサー、ブロワ、ファン、ポンプでも、圧縮性流体でも被圧縮性流体でも、定性的には事情はあまり変わらないと思います。 簡単にするため、例を遠心式回転機とし、翼出口を半径方向とします。 インペラーを通った流体がエネルギーを貰って、圧力が上がります。損失がなければ、流量を横軸、圧力を縦軸に取った出力曲線は水平な直線です。ところが実際には損失が出ます。流量が変われば、流体がインペラ入口に入る角度も変わります。そして損失が出、出口の圧力が下がります。下がる割合は、最適点から遠くなれば大きくなります。 従って、最適点（最高圧力点）から左へずれても、右へずれても曲線は下がります。流量の小さい領域では右上がりと言うことです。 遠心式回転機で、いわゆる後退翼、あるいは前傾翼の時、軸流機の時は損失がないときの出力曲線は水平直線ではありませんが、最適点からずれるに従い、損失が増えるという特性は変わりません。従って、定性的な説明なら、このままでよいでしょう。 うるさいことを言えば、縦軸を圧力に取らず、ヘッドに取れ、しかも速度エネルギーを考慮してトータルヘッド（全揚程）に取れ、と言う方もあるでしょう。しかし定性的な説明は変わりません。 尚、吐出弁の事、サージングにも触れておられるので、誤解のないように付け加えます。上記は流体機械の特性についての説明です。実際の作動点は、この特性曲線と吐出弁も含めた流路が持つ抵抗曲線の交点で決まります。勿論質問者はご存じのことですが、他の読者もおられるので、書き加えました。特性曲線の垂直に近い定量型ポンプ／往復動型でも同じです。
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補足
BASKETMMさま。早速の回答、大変有り難うございます！ 何となくわかりましたが、未だ完璧には理解できません。すいません。 ”損失の出る理屈・機構”についての説明も欲しいのです。 例として、縦軸に圧、横軸を流量にとった図において よくあるブロワーのように、流量ゼロから、最適点までは右上がり 最適点より高流量側が右下がりのカーブについて、細かく質問させてください。 (1)BASKETMMさまの説明によると、流量ゼロから最適点までの右上がり部は流量の増加に合わせて、徐々に損失が少なくなるという事だと思います。なぜゼロから最適点の間は、流量増加に合わせて損失が少なくなるのでしょうか？逆に言えば、なぜ流量ゼロに近づくほど損失が大きくなるのでしょうか？自然現象的な説明を御願いします。ミクロ的な視点でも結構です。 (2)最適点より更に流量を増加させていくと、流体の速度が速くなりすぎて、あちこちで液と壁面の摩擦等により運動エネが熱エネルギーに変換されたりして損失が大きくなっていく事はイメージできます。すわなち右下がり。 よって(2)域については勝手に満足しているのですが、(1)域については 満足できないのです。どうか宜しく御願いします。