質問: 流量と圧力の関係を教えてください。 内径φ6mmの配管があります。 その配管は出口10mmの長さだけφ5mmなんですが、そのφ5mmに変わる 寸前の圧力と、そこを流れる流量の関係を計算で表せますか? ちなみに私は流体力学についてまったくの素人ですので、その計算には 何の情報が必要なのかさえも判りません。 流体はガソリンです。 200l/hと600l/hの流量の時の圧力を知りたいです。 また、その圧力を下げる為にはどうすればいいのでしょう? φ6を広くすれば下がりますか?
回答: こういう質問は http://www.okweb.gr.jp/ の製造設計・部品設計あたりの方がよい回答を もらえるかも知れません。 知っている範囲で答えてみますので参考にしてください。 基本的にはベルヌーイの定理でよいと思いますが、実際の 流体の流れではこのほかに、以下のような損失が発生します。 ・管の壁面の摩擦による損失 流下方向の長さが長いほど大きくなります 流速が大きいほど大きくなります 管の材質、流体の性質により変化します ・管径の変化する部分における損失 管径が変化する箇所では流れが乱れてそれにより 流れようとする力が衰えます ・出口の損失 これも基本的に管径が変化する場合と同じです これらの損失量の合計をベルヌーイの式の下流側の 項に加えて方程式を解くことになります。流速、流量 の概算を見積もり、材質などのデータも入れて損失の 合計が無視できると判断できるなら計算はその分簡略 化されます。 質問の内容だけからでは直接流量から圧力を出すと いうのは難しいのではないかと思います。 計算では誤差が出ますので確認が必要かと思います。 なら、いっそのこと実測されたらいかがでしょうか。 複数回の実測を行ってq-pの関係を示すグラフを作成 しておけば、同じ圧力に対する流量のばらつきの 様子も分かるようになって都合のよいこともあるのでは ないでしょうか。 より小さい圧力で所定の流量を得るのには ・管径の変化部を小さくする・なめらかにする ・出口の変化をなめらかにする(例ラッパ状) ・出口までを短くする ・出口を低くする ・管の材質を変える ・管径を大きくする 等が考えられますが、項目によってはそれを正確にいくら 低くできると言うように計算に反映させるのは難しい場合 があるかも知れません。 土木の水理学、機械の流体力学で管路の流れをキー ワードに参考書を見ると詳しい説明が得られるかも知れ ません。