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負圧の流速・流量の計算方法
- 負圧の流速・流量の計算方法について
- 圧力がマイナスの場合の流量・流速の計算方法を教えてください
- 具体的な例として、温度が20℃、Φ10チューブの圧力が-10Kpaの時にΦ5にチューブ径を絞った場合の流量・流速の計算方法を教えてください
- 機械設計
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再出です。 > 1点追加の質問です。 > 空気は乱流が生じやすい為、0.4倍とありますが、その計算式などはあるのでしょうか？ 圧縮や膨張性がある気体で、空気成分なので、実験値を経験値化しています。 > それとも今までの蓄積ﾃﾞｰﾀの結果、0.4×0.6なのでしょうか？ 0.6は、圧力損失を経験上から加味しています。 回答（３）の計算ソフトと整合性確認してみてください。
下のソフトで検証できそうな気もします（参考までに）
管内の流速・流量については、IN → OUTの圧力差で考えますから、負圧は特に関係ありません。 以上から、ゲージ圧より、絶対圧で考えた方が良いかもしれません。 【ゲージ圧】計算 0Kpa－(－10Kpa)＝10Kpaが差圧 【絶対圧】計算 約100Kpa－約90Kpa＝10Kpaが差圧 さて、内径Φ10mm(外径Φ12mm)チューブに、圧力差が(動圧測定ゲージが)－10Kpa時は、 ベルヌーイの定理、v^2/2g＋Z＋p/γ＝H[m] ← 単位がメートルで一定 を利用して、 計算式は単位がメートルなので、v^2/2g＝p/γが成り立ち、圧力差が解ると流速が求まります。 v^2/2g＝p/γ －－－－－ 10Kpa → 約0.1kg/cm^2 → 約1000[kg/m^2] v；流速[m/sec]、g；重力加速度 9.8m[m/sec^2]、p；圧力[kg/m^2]、γ；比重量[kg/m^3] 水のγ；約1000[kg/m^3]、空気のγ；約1.3[kg/m^3] v^2＝p/γ×2g＝1000[kg/m^2]÷1.3[kg/m^3]×2×9.8[m/sec^2]＝15077[m/sec]^2 v＝122[m/sec]となるが、水や油の液体より、空気の気体は乱流が生じ易く、効率を0.4取る。 が、通常30mmH2O(0.3kpa)の差圧でも、台風並みの流速となるため、内径φ10mmなので、 効率を0.4×0.6とする。 v＝122[m/sec]×0.4×0.6＝約29m/secと流速が求まります。 因って、π/4×(φ10[mm])^2×10^-6×29[m/sec]＝0.0023m^3/secと流量が求まります。 そして、“Φ10ﾁｭｰﾌﾞの圧力が-10Kpaの時にΦ5にﾁｭｰﾌﾞ径を絞った時の流量・流速”は、 断面積が1/4となるので、損失無視で流速は4倍(流体連続の法則から) 29[m/sec]×4＝116[m/sec]となります。流量は変わらずです。
お礼
詳しい計算式込の回答ありがとうございます。 よく理解できました。 1点追加の質問です。 空気は乱流が生じやすい為、0.4倍とありますが、 その計算式などはあるのでしょうか？ それとも今までの蓄積ﾃﾞｰﾀの結果、0.4×0.6なのでしょうか？
密閉管内の流れはベルヌーイの定理に従います。ノズルやベンチュリー管は 内外の差圧で流速が決まります。以下参考です。 http://envuniv.net/bernoulli.php https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%82%A7%E3%82%AF%E3%82%BF 管表面の摩擦損失はあると思いますが，レベルが同じであれば基本式は p＋ρ×V^2/2=一定 で良いと考えます。負圧といっても大気からマイナスであって，絶対圧ではマイナスではないと思いますから，問題ないと思います。 損失については以下のサイトを参照ください。 http://web.kyoto-inet.or.jp/people/macchann/hiroshi/venepump2.html
お礼
回答ありがとうございます。 ベルヌーイの定理を使用するとのことですが、 空気は圧縮する為、使う公式は p＋ρ×V^2/2=一定 でよろしいのでしょうか。 ベルヌーイの定理を使用する場合、2点の圧力を調べなければならないですが、例の条件のように1点の圧力では計算出来ないのでしょうか。 また、pにマイナス値を代入するのは正しい計算なのでしょうか 追加の質問となってしまい申し訳ありませんが、よろしくお願いいたします。
お礼
ご回答ありがとうございます。 確認します。