配管のエア流量について

質問

一つの経路から3つに分配している配管の先に3つバルブがあります。
A,B,Cにはバルブの先（下流）は、オリフィスで大気に開放します。
0.5MPa,1500L/minのエアを上流から流し、
A,B,Cのﾊﾞﾙﾌﾞの内、A,Bのﾊﾞﾙﾌﾞを閉じると、Cには何L/min流れますか？
また、2つのﾊﾞﾙﾌﾞをいっきに閉じた場合、上流側の圧力等に変化はありませんか？

回答No.3

mienaikuuki · ベストアンサー

同じ条件で3分割された配管の入口が0.5MPaで1500L/minの大気圧換算の空気流量となっているのであれば、ABを閉じてcだけから流れ出るようにすればおおよそ500L/minです。ただし流量が減った分だけ分割前の部分の流速が減るので0.5MPaは上昇するのでその分500Lを上回ります。
もしバルブを一気に2つ閉じても、上流側の調圧弁を流れを止めているときに設定した圧力以上には上がりません。
基本的に上流側の供給能力に対して通路の抵抗に応じた流量しか流れません。バルブの能力が違っていればそれぞれのバルブの能力(配管の能力も含む）に応じた配分で通過します。

お礼

ありがとうございます。
自分の理解度が低く、的確な質問にはなっていないと思いますが、各原理の理解が出来ておらず、恐縮です。
設備は、上流側の設備の出力流量と圧力が設定しており、出口側は3か所のﾊﾞﾙﾌﾞがあるのみです。
ﾊﾞﾙﾌﾞの切替に応じて、出力側の流量が変わっている事は表示でわかりましたが、原理が判らず悩んでおりました。

回答No.4

mienaikuuki

少し補足しておきます
この場合の配管は1500L/minを流すには0.5MPaの圧力をかける必要があると言うことになります。この上流側の空気源のコンプレッサは1500L/min以上の吐き出し能力と0.5MPa以上になっても押し切って動き続ける能力が必要ということになります。
この配管に1500L/min以上の吐き出し能力があるコンプレッサを直接つないで圧力が立っていない状態から流し始めると、配管の入口側で0.5MPaになったところで1500L/min流れます。
この圧力になるまでは流れ込む力がないので吐き出し能力があっても配管には入っていきません。吐き出し能力が大きければ圧力が上がるまでの時間が短くなります。吐き出し能力と配管入口の圧力で流れ込むことができる流量が一致するまで圧力は上昇します。ただし押し込む力能力がなければ過負荷となってしまいます。

回答No.2

nowane4649

> A,B,Cのﾊﾞﾙﾌﾞの内、A,Bのﾊﾞﾙﾌﾞを閉じると、Cには何L/min流れますか？

これだけの情報では計算不可能。大雑把には、圧力損失=配管抵抗×流量なので、「0.5MPa,1500L/minのエアを上流から流し、」という圧力と流量の両方を指定するには配管抵抗をいじらないといけない。
そして、質問文中の記載だけでは、「分岐前」「分岐後」「オリフィス」のそれそれで、合計0.5MPaある圧力損失がどのように割り振られているか特定できない。さらに、配管抵抗は流量によって変動することが多い。
なので、ABC全てバルブ開放で0.5MPa印加時に1500L/minの流量というだけでABバルブ閉鎖時の経路Cの流量を計算することはできません。

また、配管の状況(曲げの数など)によって、配管抵抗の流量特性は変わるので、バルブ閉鎖に伴う圧力変動もどうなるかは一概に言えません。
(多くの場合でオリフィスに圧力損失が集中することになり、上流の圧力は上昇すると予想さされます)

お礼

ご指導ありがとうございました。
エア配管について、勉強不足にて、実際に起きている現象を理解できずに困ってます。ご丁寧なアドバイスを参考に、質問内容についても考えてみます。

回答No.1

ohkawa3

1500L/minのエアを上流から流すことが貴殿が設定した条件なので、
出口がC一つだけならば、Cには1500L/min流れます。
また、供給側の圧力0.5MPa一定が貴殿が設定した条件なので、ﾊﾞﾙﾌﾞをいっきに閉じた場合でも、供給側圧力は0.5MPa一定であって圧力変化は生じません。

上記の回答は、貴殿が求めている内容と異なるものと思います。
その原因は、0.5MPa,1500L/minのエアを上流から流すという条件の与え方に無理があるからと考えられます。例えば、閉め切った（流量0の）ときに0.5MPaの圧力で、下流を開放したときに1500L/minの流量のの供給源のような条件設定のほうが現実的と思いますが、如何でしょうか。