質問: 圧力損失について 先日、マノメータとピトー管を用いて空気の圧力と速度を求める実験を行いました。 その実験で、空気を拡大管(配管径50mmを100mmに拡大)に流した後、縮小管(配管径100mmを50mmに縮小)に流しました。空気が拡大管に進入する前の静圧が388pa、拡大管に入った後の静圧が390pa、縮小管を出た後の静圧が372paというふうになりました。 ということは拡大管、縮小管の前後で388-372=16[pa]の圧力が損失されているのですが、このような拡大、縮小によって起こる圧力損失の主たる要因は何なのでしょうか。 理論的に説明せろと言われたのですが、なにぶん流体力学を習い始めたど素人なので、よくわかりません。(摩擦が原因なのかなと思うのですが)どなたかお教えいただけないでしょうか。
回答: 圧力損失には、大別して、形状損失、摩擦損失がありますが、いずれも、流体の流れと管壁との摩擦で熱エネルギー変換されたり、流体に渦が形成され、振動エネルギー、音、熱エネルギー等に変換されます。 失われたエネルギーは、エネルギー保存則により、補填される必要があります。補填するための、仕事をする必要があり、その仕事率は、 δp(pa)×流量(m3/s)となります。(δp×δvは仕事なので、δp×δv/δtは仕事率です) もし、圧損が0であれば、どんな弱いポンプでも流量を無限に増やすことができますが、圧損があるため、必要流量を得るには、入り口でポンプ等により仕事をする必要があります。