8.2　流体輸送用管　　　　ものづくり、人づくり

8.2 流体輸送用管（Tube conveying fluid）

 

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普通に使われる円筒形の管内の流れについて考えます。

管内を通過する流体の体積流量をQ（m3/sec）、平均流速をv_m（m/sec）とするとき、管内径をDi（m）は、

　　　　　　　　　　　（8.2.1）

となります。

v_mの最適な値は、流体の種類や用途によって変わります。表8.2.1に代表的な用途での最適流速を示します。

一般的に、流速が遅い場合は流れの状態は層流になり、流速が速くなったり、管内面が粗い場合は流れの状態は乱流になります。

また、円管の場合、ある距離Lのを流れる場合、管内の流れの圧力降下は、次式であらわされます。

　　　　　　　　（8.2.2）

ここで、⊿p（Pa）は圧力降下量、λ（－）は管摩擦係数、ρ（kg/m³）は密度をそれぞれ示しています。

（１）層流の場合

流れが、層流の場合は管摩擦係数λは、次式であらわされます。

　　　　　　　　　　（8.2.3）

ここで、Reはレイノルズ数で、νは動粘性係数（m²/s）とすると、次式であらわされます。

　　　　　　　　　（8.2.4）

従って、層流の場合の圧力降下は、次式であらわされることになります。

　　　　　　　（8.2.5）

（２）乱流の場合

流れが、乱流の場合は管摩擦係数は、コールブルックの式であらわされます。

　　（8.2.6）

ここで、ε（m）は相対粗度、d（m）は円管の内径を示します。

この式はλを左辺、右辺の両側に含んでおり、陽的には解くのが難しいので、これらの計算をしたムーディ線図を使うか、簡易的には、Re数を無限大にして第2項を消去した、カルマン－ニクラ－ゼの式を使用します。

　　　　（8.2.7）

あるいは、

　　　　（8.2.8）

で管摩擦係数があらわされます。これを、（8.2.2）に代入すれば、粗面円管の乱流域での圧力降下が求められます。

最後に、色々な流体の、密度と動粘性係数の値を示します。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ORG:2024/02/18