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圧力の計算方法
- 掃除機の要領で物をブロアで吸上げるための圧力と流速の求め方を教えてください。
- 物の質量や加速度、吸込み面の面積を考慮し、静圧を計算する方法や流速を求める方法についても教えてください。
- また、エネルギーの観点や抗力の観点からも解析できるのでしょうか？ご教示いただけると幸いです。
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回答(1)に書いておられるように、流体力学の観点で議論すべき問題ですが、理論通りには行かないのは確かです。きっちり検討したいのであれば、流体解析を行うか、もしくは多少泥臭くても、実験で攻めるのが良いと思います。 貴殿の言う物の大きさがどれくらいかがわかりませんが、仮に吸い上げる物が上記面積Sよりも大きければ、ゲージ圧を?P、重力加速度をｇとした時、?P・S > Mg であれば、物は常に吸い込み面に吸着した状態になるでしょう。また流速についても、貴殿がどの部分の流速を求めたいのかはっきりしないのですが、吸い込み面での流速を求めたいのであれば、ブロアー流量Q[m^3/s]がわかれば、流速V=Q/Sでわかります。空気でも、この場合は非圧縮であると見なして良いと思いますので、それであれば流量は不変です。従って、知りたい位置での断面積がわかれば、上式で大まかな流速検討が可能です。また、知りたい位置での静圧・高さがわかり、かつ基準位置(例えば吸い込み面)での流速・圧力を測定しておけば、知りたい位置での流速は、ベルヌーイの定理からでも、ざっくりと把握することができると考えます。 ρv^2/2 + p + ρgh = ρV^2/2 + P + ρgH というような感じでしょうか。 しかし、やはりこれらはかなり曖昧ですので、最終的には実験をする必要があると思います。(『流量エネルギー』という言葉は初めて聞きましたが、私の勉強不足でしょうか。流体力学の教科書にもないような。。。) すみません、追記です。 >それであれば流量は不変です ここで言う流量とは体積流量です。質量流量は常に不変です。 確かに難しい問題ですね。物が流れ方向に持って行かれることを考えれば、物を吸い込むのは動圧が効いているような気がしますが・・・。正直何とも言えません。ただ、貴殿の求めた圧力は？です。それは、結局は動圧でしょ？ 意味がないように思えますが。ブロアーが発生させるのは静圧であるはずです。 あとベルヌーイで計算されたようですが、陽圧になるのは、貴殿が計算を間違っているか、条件の設定が違っているのでは？ ブロアーで負圧を発生させている限り、陽圧になるのはおかしい。吸込み口が陽圧なら吸い込むどころか、噴き飛ばされます。他に考えられるのは、貴殿が絶対圧とゲージ圧を混同しているかでしょう。再度計算してみて下さい。
その他の回答 (1)
流体力学というものは ご存知かと思いますが 理論だけで解決できるほど簡単では ありません この点を ご理解して頂いた上で 読んで下さい。 まず用途についてですが、掃除機の要領で物体を吸い込む（吸い上げる）とありますが、 この条件で 物を吸い込む場合は 静圧よりも流量エネルギーに重点を置いたほうが良いと思います。 結局、“静圧”ですので 負圧値は低いはずです。 計算されればご理解されると思いますが、相当規模の装置（ブロア）になるはずです。 この段階で どこかがおかしいような気がする・・・・と思うのではないでしょうか？ ついでに静圧についてですが、 ブロアの形式、ケーシングの形状、ベロ寸法、吸い込み断面、吐出し断面等により ブロアの性能がまず決まります。 （この部分の詳細を書き出すと 本が書けるほどになりますので勘弁して下さい） この性能に見合う 静圧発生値となると思いますよ もしかして ブロア自体も製作されるのですか？難しいですよ（笑） 従いまして、私としての考え方は（あくまでも個人的な意見ですよ） どれだけの流量を吸い込めば、物体を運べるか？（吸い上げられるか？） と考えて行ったほうが良いように思います。 計算式に関しましては、たくさんありますし条件によって変わりますので ご自身で 本屋さんに出向き 買って下さい（笑）
お礼
さっそくの回答ありがとうございました。 一応文献は読み漁りましたが，なかなか良い例題がなかったので 混乱してました。
お礼
回答ありがとうございます。 はぁ・・・やっぱり実験が一番ですか・・・ 物を吸込む力は何で求めたら良いのでしょうか？ 私は抗力が物体を押し上げる力と思い，物体まわりについては Ｆ＝Ｄ＝Ｃd・ρ・ｖ^2・Ｓ/2として計算しました。Ｃd：抗力係数， ρ：空気密度，ｖ：流速，Ｓ：物体の面積 そして，圧力を Ｐ＝Ｆ／Ｓ として計算を行いましたが，これは合ってるんでしょうか？周りに詳しい人がおらず，評価出来なくて・・・ また，この場合圧力は負圧になると思うのですが，吸込み口まわりについて ベルヌーイの定理を用いて圧力を出した所，吸込み口の圧力が正圧になって しまう場合もありました。 この場合は吸込めないということになるのでしょうか？ 長々とホントにすみません。 ありがとうございます。 では計算式はどのようになるのでしょうか？ もう頭が爆発寸前です・・・ご教授下さい。お願いします。 ちなみにゲージ圧と絶対圧とは混同はしていません。仮に混同していたとしても－２kPaとか更にそれ以下にもなるので・・・ただ，この場合の条件は極論としての場合ですが。 訂正します。 -2kPa → -2MPa でした。