圧力と流量の関係

質問

省エネ対策として蒸気の圧力設定変更によって流量はどのように変わるのか解りません？
たとえば、圧力４kg/cm2を３kg/cm2に変更した場合に流量はどれ位変わるのでしょうか？また、配管口径によっても異なるのでしょうか？

回答No.3

gongqi · ベストアンサー

おおざっぱな計算になりますが、ベルヌーイの定理
ｐ＋1/2ρｖ2＋ρｇｈ＝一定
で考えれば良いかと思います。右辺第１項ｐは圧力、第２項は運動エネルギー、ρは密度、ｖは速度です。第３項は位置エネルギー、ｇは重力加速度、ｈは高さです。
大気圧ｐ0に水平に放出されるとすると、位置エネルギーを無視すれば
ｐ＝ｐ0＋1/2ρｖ2
題意から右辺ｐがｐ0の4倍から3倍に減少し、速度がｖからｕに変化したとすると
４ｘｐ0＝ｐ0＋1/2ρｖ2・・・(1)
３ｘｐ0＝ｐ0＋1/2ρｕ2・・・(2)
(2)／(1)は
２／３＝（ｕ／ｖ）2
よって流速ｖはｕ√(2/3)に減少します。
流量は速度に断面積を掛けたものですから、同様に
√(2/3)倍に減少します。

　ただし実際は、圧縮性によりρは圧力によって変化します。また断面積によっては粘性の影響が無視できなくなります。流速によっては乱流も考慮しなければなりません。この場合管の長さも影響します。ざーと書いたので、検算してくださいね。
　以上ご参考まで。

お礼

ありがとうございました。
参考にさせていただきます。

補足

補足なのですが４kg/cm2から３kg/cm2に圧力を変更した時に使用時間が１０secから１５secに長くなってしまった場合はどちらの消費が少なくなるのでしょうか？

回答No.2

tds2a

最も簡単な回答です。
単純的に省エネを考えて何かに使う蒸気圧を変更しようということであれば専門学の難問を計算しを正確な数値を求める必要性がないと思います。
単純計算で4を3にしればイネルギー効果は4分の3になると概算でよいと思います。
結果は変更以前と以後のイネルギー源消費量の比較が計算より確実なものになります。
参考にまで、流体が所定の管の中を流れるときには、
菅の内面との摩擦抵抗、菅の断面の中心から内面に45度に屈折しながら低圧力方に向かって進みます。
流体力学は電気学よりも複雑の要素のある計算よりも実験の検証が正確といわれる難問です。

回答No.1

rheart

圧力が変われば、流量は増えますよ。
「圧力＝流れを押し出す力」が増えるのですから。
なお、配管口径も重要な因子です。
配管口径によって、流体にかかる圧力が変わりますし
当然、太い方が流量は多いはずです。

・・・流体力学の問題ですね。
流速、圧力、粘度、口径、その他。
結構色々な変数が関わっているでしょう。
その辺りの単語で検索してみてください、
お探しの内容が見つかると思います。
きっと。