管内の流量計算方法と最大流量について教えてください

質問

• 圧縮空気を抜くためにエアー抜きの穴を設定することを考えていますが、流体力学の知識がなく計算方法がわかりません。
• 質問の条件では、圧力が0.5Mpa、流速が460mm/sec、空気温度が60℃です。Φ10の穴からの最大流量を教えてください。
• 専門知識がないため概算でも結構です。また、必要な条件があれば教えてください。

回答No.1

noname#230359

私も素人ですが，条件について質問させてください。

大気に対して0.5MPaの圧力（ゲージ圧）が加わり，460mm/sの流速で空気が流れているパイプにφ10の穴を開けた場合に穴から抜ける流量をお問い合わせでしょうか？

Q1.穴の位置は，空気が流れているパイプ(流線方向に対する側壁）に開けたものと考えていいですか？

Q2.パイプに流れている流量は，穴を開けた際に抜ける流量に比べ十分に大きく，また，圧力の低下は生じないと考えていいでしょうか？

Q3.お問い合わせの趣旨からすると，Q2でお尋ねした条件とは異なり，穴を開けた場合に圧力が低下するように思います。もとのパイプの径次第で，流速が決まっていても流量は当然に異なると思いますが，パイプの径はどれほどですか？（あるいは元々供給している流量はどれほどですか）

Q4.空気の供給源の能力はどれほどですか？いくら流れ出しても一定の圧力を確保できる理想圧力源と仮定しますか？

Q5.供給源と，「穴」までの流路は，径，長さどれほどと考えればいいですか？

質問ばかりで済みません。お問い合わせの趣旨と異なるようであれば，ご指摘くださるようにお願いします。

＞密封した箱（体積：9932cm^3）があり、＜中略＞　ピストンの要領で外力が加わり空気に0.5Mpa、流速460ｍｍ/ｓの状態に空気がなった場合

申し訳ありませんが，密閉した箱の中の空気と流速の関係がうまく頭の中で整理できません。

例えば，以下のような状況を考えればいいのですか？
φ200の十分に長いシリンダーがあり，ピストンが460mm/sの速度で内部の空気を圧縮するように動いている。圧力が0.5MPaに達したときに，シリンダーにφ10の穴が突然開いたら・・・・

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
流速の話（仮定条件）を離れて，ご質問に答えるには，
φ10のオリフィスの圧力－流量特性が判ればいいだけのようにも思いますが，如何ですか？

お礼

出張中につきお礼が遅れてすみませんでした。
イメージとしてはφ10の穴が突然開いたらいくらの空気が
もれるかというイメージでいいと思います。
ただ、オリフィスの圧力というのが今は分からないので
調べて是非計算をしてみたいと思います。
出張から帰ってきてみたら色々な方からアドバイスがあったので
感謝感激です。
他の方のアドバイスも参考にしながら計算をして見ます。
ご協力感謝します。

補足

ohkawa様早速のご連絡ありがとうございます。

ご質問を私なりの解釈にてご説明させて頂きます。

密封した箱（体積：9932cm^3）があり、そこには外力がかかっていない状態で空気が入っております。そこにピストンの要領で外力が加わり空気に
0.5Mpa、流速460ｍｍ/ｓの状態に空気がなった場合、空気の進行方向の側壁にΦ10の穴を空けて、どれくらいの空気が抜けるかを知りたいです。
ピストンは常に0.5Mpa、460ｍｍ/ｓの一定した状態で空気を押し続けようとしています。
目的としては箱の0.5Mpaの圧力を少しでも早く下げて箱の中の空気を抜く為、Φ10の穴を最低いくつ以上開ければ良いかの判断材料とするためです。
計算が複雑になるようであればQ2の質問でありました圧力低下はない状態で
の流量でもかまいません。（Φ10穴の最大流量が解るだけでもうれしいです）
この分野は未知の為、目安でもいいので計算値が欲しいのが正直なところです。
ご質問の本質をついているかが不明確になり申し訳ありませんがよろしくお願い致します。