お湯の混合ロスを説明する方法
- お湯の混合ロスとは、お湯の温度と流量を混ぜる際に生じる損失のことです。温度差が大きい場合に損失が発生しやすく、数式によってその関係を表現することができます。
- お湯の混合ロスを算出するためには、お湯Ａ、Ｂの温度差と流量を考慮する必要があります。温度差が大きいほど混合損失が増加し、流量も影響を与えます。適切な数式を用いて、お湯のパラメータを変動させて混合損失を把握することができます。
- お湯の混合ロスを最小化する方法は、温度差や流量の調整が重要です。温度差が小さく、流量が適切な場合に混合ロスが最小となります。数式を使用してお湯のパラメータを評価し、最適な条件を見つけることが求められます。
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お湯の混合ロスを説明する方法
いつも勉強させて頂いています。 知見のある方にご協力をお願いしたいのですが、 あるお湯の温度Ａ、流量Ａと温度Ｂ、流量Ｂを混ぜて、温度Ｃ、流量Ｃ を作るという場合、温度ＡとＢの温度差が大きければ、混合時に 混合損失が発生するのでないかと考えています。 この現象を数式に置き換えて、お湯Ａ、Ｂのパラメータを変動させて 温度Ｃと混合損失がどう変化するか把握したいのですが、 どんな式で表現したら良いか分かりません。 ご教授をお願いします。
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諸先輩の記述の如くです。 お湯は、通常100℃以上で液体ではなくなり、圧力等で配管に大きな影響を与えます。 ですが、配管内の脈動等で100℃未満でも突然沸騰（突沸）が発生するので、配管内の温度 管理は、最高でも80℃～85℃とするのが一般的です。 突沸を考慮した最高温度での温度差による混合損失は、考慮をすることはあまりなく、 それよりは流体双方が混ざることによる層流の乱れによる混合損失の方が大です。 > それよりは流体双方が混ざることによる層流の乱れによる混合損失の方が大です 効率良く混ぜる工夫がなされるので、そのことによる層流の乱れです。 層流をあまり乱さない混合は、温度むらがでるので採用されないと想像します。 混合の際には、２流体をツイストして混合されているのではないでしょうか？ ≻ 混合時に混合損失が発生するのでないかと考えています。 これは、熱の混合損失ですか？ ≻ タンク上部に、２つ穴があり２液体を（落下させ）タンク内で混合しています。 であれば、そこそこ混ざります。 昔のお風呂は、熱湯/温水と水道水の蛇口が別々で、２つの蛇口をコントロールして 給水していました。 ですから、そこそこ混ざります。 が、風呂（容器）の壁（側面や底面）から熱を奪われ、冷水は温水より比重が高く底に 沈み留まろうとします。 其方の方が問題で、容器は断熱材で覆い前述の内容が起き難くする必要があります。 それ以外は、あまり考慮しなくてもよさそうに思います。
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回答１さんの参考ＵＲＬから温度そのものが配管抵抗へ与える影響はそれほど大きくは無さそう ↓ 一般編9. 配管を流れる流体の流量と圧力の関係 http://www.ryutai.co.jp/frame/ftech-data.htm このサイトの資料から液体は温度による流量変化は少ないらしい 以上の事から温度に拠る混合損失に与える影響は少いと予測できる 恐らく ８０℃の湯と７０℃の湯の混合効率と ８０℃の湯と５０℃の湯の混合効率 との間には顕著な開きは無いと予測可能 極端な場合で １００℃の湯とマイナス２０℃のアルコール １００℃の湯とプラス８０℃のアルコール を混合する場合は それなりに混合効率は変化すると思う
お礼
ご回答ありがとうございます。 実使用上では、そのロスを把握することは難しいと感じました。 参考データありがとうございます。
参考URLの２番目の質問に、次のような記載があります。 設定温度を低くしてお湯だけで出すのと、設定温度は高めで水と混合するの と、どちらの方がガス使用量が多いのでしょうか？ この回答が、定量的な（式による）表現ではありませんが、ご質問の答えに なっていると思います。記載されている内容から判断すると。原理的な現象 というよりは、現実の水の加熱システム（湯沸かしシステム）の熱ロスに よる問題のようですから、公式として表せるほど、一般化しにくいものと 想像します。 もちろん、ここの場合について、熱が逃げる経路をモデル化すれば、数式で 表すことは可能です。
お礼
ご回答ありがとうございます。 おっしゃる通り、現実の湯沸しシステムを対象にした事例です。 参考を読ませて頂きましたが、このＵＲＬから推測するに 混合ロスよりも、経路の圧力損失と放熱ロスが支配的だと理解しました。 とても勉強になりました。 ありがとうございます。
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お礼
アドバイスありがとうございました。 大変勉強になりました。
補足
ご意見ありがとうございます。 やはり、考慮はいらないことは認識できました。 下記について ＞＞それよりは流体双方が混ざることによる層流の乱れによる混合損失の方が大です。 層流の乱れとは、熱伝達率と渦損失に起因するロスと認識良いのでしょうか？ いえ、本質問は小型混合タンクを対象にした質問です。 なので、ツイストなどはしていません。 タンク上部に、２つ穴があり2液体をタンク内で混合しています。 温度ムラとの指摘で、混合出口でのショートカットが起こっていないか 不安になりました。ミキシング度合いという切り口で、検討が必要そう ですね。 はい、その通りです。 熱の混合損失が発生するイメージはあったんですが、本当に発生するか のロジックも検証の仕方も分からないでいます。