- 締切済み
圧力損失の計算の仕方について
以下のような問題が宿題で出されたのですが、全く分かりません。 もともとは英語だったので和訳で精いっぱいでした・・・ どなたかご親切な方、教えて下さい！ ～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～ 500Kの温度、0.1MPaの圧力、および2g/秒の質量流量がある空気は、30mの長さのパイプを流れています。 パイプの内径が10cmである場合と、20cmである場合の２つのケースについて、気流の圧力損失について計算してください。 ～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
- kosmos2296
- お礼率16% (1/6)
- 物理学
- 回答数1
- ありがとう数1
- みんなの回答 （1）
- 専門家の回答
みんなの回答
200mmΦIDの計算は宿題に残し、100mmΦ(層流)と、新たに 21.6mmΦID(乱流）を追加し計算します. 【1】空気条件 入口圧力 P＝0.1*10＾6(Pa) 2gの質量 ω＝0.002(kg) 2ｇのモル数 M＝0.029(kg/mol) 温度 T＝500(K) ＰＶ＝ｎＲＴ ＝（ω/Ｍ)ＲＴ・・・(1) 気体定数 R＝8.314(m^3・Pa/mol/K) 体積 V＝(0.002)(8.314)(500)/(0.029)/(0.1*10^6)＝0.002867(m^3) 体積流量 W＝0.002867(m^3/s) 密度 ρ＝ω/V＝(0.002)/(0.002867)＝0.698(kg/m^3) （液体1m^3は約1トン、気体の重さは液体の概ね 1/1000 ゆえオーダーOK） 粘度 μ＝260*10^-6(poise)＝0.000026(Pa・s) 【2】管内流速 管内流量計算で π/4＝.7854 は頻出。電卓使用で覚え易い並び方。 0.1ｍΦ S1＝(π/4)*D1^2＝(.7854)(0.1^2)＝0.007854(m^2) u1＝W/S1＝(0.002867)/(0.007854)＝0.3650(m/s) 0.0216ｍΦ（=6/8吋） S3＝(π/4)*D3^2＝(.7854)(0.0216^2)＝0.000366(m^2) u3＝W/S3＝(0.002867)/(0.000366)＝7.824(m/s) 【3】Reynolds数 Ｒｅ＝ｕ・L・ρ/μ ・・・(2) Re1＝u1・D1・ρ/μ＝(0.3650)(0.1)(0.698)/(0.000026)＝980・・・層流 (200Φなら管径2倍に対し流速1/4。Re2は Re1の半分になる→層流) Re3＝u3・D3・ρ/μ＝(7.824)(0.0216)(0.698)/(0.000026)＝4540・・・乱流 （円管内では概ね 2100～4000が遷移流領域とされる。） 【4】摩擦係数ｆ(無次元) ■層流 f＝16/Re・・・(3) Hagen-Poiseuille の理論式と実質同じ 0.1mΦの方は f＝16/980＝0.0163 ■乱流 図式多数。ここでは Karman-Nikuradseの式 を使う。log:常用対数 1/(√f)＝4.0*log(Re*√f) － 0.4・・・(4) 平滑管（引抜鋼管、引抜黄銅管、ガラス管) 適用範囲；3*10^3＜Re＜3*10^6 0.0216Φの方は Re＝4540 を代入。(4)変形 Ｊ＝ 1/(√f)－4.0*log(4540*√f) ＋ 0.4 J=0となるfを試算法で出す。ｆ＝0.0096215。 ---《試算法》--- (4)式は両辺に fあり。試算法で J=0の解 fを求める。Excel でA列をf、B列をJとする。、 A1セルに0、A2セルに0.01、A3に0.02・・・A10に0.10 を記入。 B1セルに式 =(1/A1^0.5)-4*LOG(4540*A1^0.5) + 0.4 を記入しB10まで式コピー。 ｆが0と0.01の間でJ＝0、と判るので、今度はA2～A10に0.001～0.010を記入。 その結果、J=0 は fが0.009と0.01の間と判る。以下同様で、ｆ＝0.0096215。 ----------------- 【5】圧力損失Δｐ(Pa) Fanning の式 ΔP＝2f・ρ・Z・u^2/D・・・(5) Z(m)：全長、D(m)：内径 □0.1mΦ（層流） ΔP＝(2)(0.0163)(0.698)(30)(0.3650^2)/(0.1)＝0.9（Pa)・・・（答） 層流は圧損が僅か □0.0216Φ（乱流） ΔP＝(2)(0.00962)(0.698)(30)(7.824^2)/(0.0216)＝1140（Pa) 入口ゲージ圧 0.1MPa（1.020Kg/cm2）。 出口ゲージ圧 100000-1140＝98860Pa(1.008Kg/cm2) に低下
関連するQ&A
- 圧力損失の計算方法について
以下のような問題が宿題で出されたのですが、全く分かりません。 もともとは英語だったので和訳で精いっぱいでした・・・ どなたかご親切な方、教えて下さい！ ～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～ 500Kの温度、0.1MPaの圧力、および2g/秒の質量流量がある空気は、30mの長さのパイプを流れています。 パイプの内径が10cmである場合と、20cmである場合の２つのケースについて、気流の圧力損失について計算してください。 ～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
- 締切済み
- 化学
- 圧力損失のことで教えてください
いろいろ調べたのですが分からないので教えてください。 圧力損失が発生すると流量も損失すると聞きました。計算式がありましたら教えていただきたいのですが...。 コンプレッサーより吐出された0.7Mpaの圧縮エアがフィルタを通し2次側0.6Ｍpaになってしまった場合、0.1Mpaの圧力損失が発生したことになります。この場合の計算式を教えてください。宜しくお願い致します。
- ベストアンサー
- 機械保全
- エアーホースの圧縮空気の圧力損失の計算
0.7Mpa で2 m3/m の空気消費量の エアーツール用のエアーホースのサイズの検討をしています。ホース長さは10ｍです。インターネットで圧縮空気の圧力損失の計算方法を検索して出てきた複数のサイトでの内径25ｍｍでの計算結果に大きな違いがあり戸惑っています。 一つは 計算式：dP=f*Lp*Va^2/(2*d/Da) dP :圧力損失(Pa) f :摩擦係数 Lp :配管長さ(m) Va :空気流速(m/s) d :配管内径(m) Da :密度(kg/m3) Re :ﾚｲﾉﾙｽﾞ数 Via:空気の動粘度(m2/s) 計算条件：管内径 25ｍｍ, 圧力0.7Mpa, 流量 2m3/m, 温度20°C, 配管長さ 10ｍ, 内面粗さ 0.05ｍｍ 結果：圧力損失 205.8 Kpa, 流速 67.92m/s, レイノルズ数 909479 もう一つは ?p＝9.2×10^-3×μ×L×γ×Q^2/｛d＾5×（0.1013+p）＾2｝ ?P(MPa) 配管の圧力損失 p(MPa) 元圧力 L(m) 配管長さ d(mm) 配管内径 μ 摩擦係数 ゴムホース0.0097 t(℃) 空気温度 γ (kg/m3) 空気密度 γ＝1.204×（0.1013+p）/0.1013×293/（273+t） 〔kg/m^3〕 20℃・大気圧・乾燥空気 ＝1.204kg/m3とする 計算条件：ホース内径 25mm, 圧力0.7Mpa, 流量 2m3/m, 温度20°C, ホース長さ 10ｍ 結果：圧力損失 5.49 Kpa, 流速 67.92m/s となり205.8Kpaと5.49Kpaという結果が出ています。厳密な値を求めているわけではないのですが違いが大きぎるのではないかと思い質問する次第です。 質問１：どちらのほうが現実的な値に見えるでしょうか？ 質問２：このような違いが生じる原因としてはどのようなことが考えられるでしょう？ ------ 私の何か勘違い？ 質問３：空気の管(ホース）内流速が67.92m/s となっていますがエアーツールへの0.7Mpa 圧縮空気の供給ではこれぐらいの流速は一般的なものでしょうか？ほかのエアーツールのサイトで示されているカタログでの必要空気流量と推奨ホースサイズから計算すると空気の流速は100m/sを越えるものもあるようですがそんなものでしょうか？ よろしくお願いいたします。
- ベストアンサー
- その他（機械加工）
- 圧力損失とは
圧力損失について色々検索し調べましたがいまいち分かりませんのでご教授下さい。 供給圧力が一定と仮定した場合 流れる流量と圧力損失（配管長さ）の関係を教えて下さい。 配管径は同じ、配管は水平です。 イメージですが、 圧力損失が増えると流量が多く必要となる。 →配管長さが長いと圧損が大きいので流量が多い。 配管が短いと圧損が小さい→流量が少ない。 以上のイメージから配管を長くすればするほど必要流量が大きくなる。 ポンプの性能で最大流量が決まっているので、ある長さから必要な流量をまかなえなくなる。 そのため、それ以上の長さになると流体は配管の途中で止まってしまう。 こういうことは本当にあるのでしょうか？ 長くなりましたが、１．流量と圧力損失の関係、２．上記の理解で正しいかどうかご教授下さい。
- ベストアンサー
- 物理学
- フィルター圧力損失計算
流量1000Nm3/h（空気7kg/cm2g、38℃）で圧力損失0.13kg/cm2のフィルターがあります。このフィルターを使って次の条件の場合に圧力損失がいくらにになるか教えて下さい。 【条件】 ・圧力：0.819MPaG、 ・温度：90℃、 ・モル重量：9.73MW、 ・ガス密度：2.98kg/m3、 ・流量：116.9Nm3/h、 ・ガス：水素+炭化水素 宜しくお願い致します。
- 締切済み
- 機械設計
- フィルタ 圧力損失 気体
管内を流れる気体がフィルターでどの程度圧力損失するかを教えて頂きたいと思って投稿いたしました． フィルタ新旧で異なるとは思いますが、フィルタのカタログ値には、一次圧から大気開放（すなわち二次圧は大気圧）した際の空気流量が書かれています．現在水素ガスを使用しておりまして、私は水素ガスをある流量流した際の圧力損失が知りたく思っております． この場合、横軸圧力損失（二次圧から一次圧を引いたもの）縦軸空気流量とし、グラフを書かせます．そして空気の粘性に比べ水素ガスは約0.05倍の粘性を考慮しなければなりません． たとえば、空気流量10Nml/minとし、その時の一次圧が0.63MPaだとする．その時水素ガス流量が200Nml/minのとき一次圧が0.63MPaということになるのでしょうか． お教えいただけますよう何卒宜しくお願い致します．
- 締切済み
- 物理学
- 圧力損失が十分小さい場合の影響について
論文を読んでいて、この装置のギャップ内の圧力はガス流量が何であれ1020mbarであると書いてあったのですが (1)この装置内の圧力損失が小さい理由 (2)気流を作った際圧力にほとんど影響しない理由 を教えてください (3)装置内部に圧力差があるとはどういう状況なのかも教えて下さい
- ベストアンサー
- 物理学
- 細長い管路に空気を通した場合の、圧力損失と流速の関係
お世話になっております。 はせこう、と申します。 現在、ある空気圧制御機械を設計しておりまして、流量の計算のために 流体力学を勉強しております。 現在、下記のような実験モデルを考え、空気の流れ方を計算しています。 (1)ある容量V[m^3]の金属製の容器に、長さ L[m] 内径 2d[mm](だいたい、直径3mm) の 内部がなめらかで内径が一定な管路がまっすぐ、地面と水平に接続されています。 (2)いま、容器内の圧力が P [kPa] のときに管路の末端を開放すると、 空気が流出します。 (3)このときの、管路内の空気の圧力と流速の関係を求める。 といった場合に、 考察A: ア) 管路内のある位置 x での圧力は、容器から遠ざかるにつれて下がっていく →圧力損失（ワイズバッハの式より） イ) 管路内のある位置 x での流速は、容器から遠ざかるにつれて上がっていく（質量保存の法則より。圧力が下がると密度も下がるので、質量流量を保とうとすると、速度が上がる。） といった理解をしているのですが、これは正しいでしょうか。 また、上記"考察A"が正しい場合、 考察B: ア) 管路内の空気の流速は、音速を超えられないので、管路がいくら長くなったとしても、流速が音速を超えることがない。 イ) 流速が音速を超えた後は、流速が変わらないので、密度が変わらない。（質量流量保存則より） ウ) 密度が変わらないので、圧力も変わらない。 即ち、管路内のあるところで流速が音速と同じになったあとは、その後いくら管路が長くても圧力損失は起きない という理解は正しいでしょうか。 考察Bに関しては自分としても、何か腑に落ちない理解です。 たぶん、圧力損失は生じるのだと思いますが、 質量保存則を考慮に入れると、どうも圧力が一定になるような気がしています。 皆様お忙しいとは存じますが、教えていただければ幸いです。 以上、よろしくお願い申し上げます。
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
すみません、今気づきました・・・ ご丁寧に有難うございます！！