粘度のある液体の自然流れとは？
- 粘度が10mPa.sの流体をステンレス板のすべり台のようなものを使い自然落下で流す方法について教えてください。
- すべり台の傾斜角度を適切に設定するための計算式も教えてください。
- 液体の自然流れに関する情報や注意点も教えていただけるとうれしいです。
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粘度のある液体の自然流れ
粘度が10mPa.sの流体を、ステンレス板のすべり台のようなものを使い 自然落下で流そうとしています。 この場合、すべり台の傾斜角度をどの程度にすれば いいのか判らず悩んでいます。 計算式も含めご教示頂ければ助かります。
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古い古い昔にプログラムしたもので、もう式まで開いて調べることは勘弁して貰いたいのですが、水力機械工学便覧から得た開水路の式だったと思います。 温度２０°C の水を滑らかな鋼板上に流したとしての計算をしてみました。 計算結果 流水量＝0.01168 ｍ＾3/min＝0.7 ｍ＾3/Hr 水深＝3.4 mm 下り勾配角度＝0.29 度 となります。 ご参考にしてください。
その他の回答 (3)
一部重複しますが、堰による流量計算や、ベルヌーイやトリチェリーの定理からの 年度係数の係数を補正すれば、計算ができます。 後は、どれ位の速度かを傾斜ベクトル補正すれば可能と考えます。 当然ですが、傾斜面と流体の接触部分層は、無視してですがね。
お礼
アフターユー様 ご回答ありがとうございます。 ご教示頂いた内容と合わせ実機テストを 行ってみます。
回答者が、ご質問者さんの問い合わせ内容の不足部分を仮定して回答すれば 済むことなのかもしれませんが、次のような設計パラメータが不明と思いま す。 ・流量（時間あたりに流下する体積） ・滑り台の幅 ・滑り台の長さ ・滑り台の縁の高さ ・流体の滑り台に対する注ぎ口の構造及び形状 ・粘度が変化した場合に対するロバスト性の要求 等々 理屈をこね回して、数値解を計算することはできそうに思いますが、回答(1) さんご指摘のとおり、実験した方が速そうに思います。 適用する式は、次のURLに示す文献の 5.5 開水路流れ(p.33～p.37)に 記載されていると思います。 http://www1.doshisha.ac.jp/~jmizushi/fluid/NagareII.pdf 私自身、流体力学は専門ではないので、計算結果を得るまでには、それなりの 時間が必要です。即答できないことをお許し下さい。
補足
御提案ありがとうございます。 流量：0.7m3/h 滑り台幅：400mm 滑り台長さ：450mm 縁の高さ：150mm 注ぎ口の形状：15A配管で入水 ロバスト性：要求はありません 現状判る範囲のパラメータです。 実験も、もちろん行いますがお客様へ数値データの提示が 必要なためご質問差し上げたしだいです。
流体とＳＵＳ板があれば自分でテストしたら如何か。 悩む時間がもったいないと思いませんか。
お礼
御提案ありがとうございます。 おっしゃる通りだと思いますがお客様に 計算基礎を提示する必要がありご教示いただけないかと 質問差し上げたしだいです。
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