8.2 流体輸送用管    ものづくり、人づくり

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8.2流体輸送用管

   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Qm3/sec)、平均流速をvmm/sec)とするとき、管内径をDim)は、

        daum_equation_1430623251152   (8.2.1

となります。

管内流速

表8.2.1

    vm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。

        daum_equation_14306356829088.2.2

ここで、⊿pPa)は圧力降下量、λ(-)は管摩擦係数、ρkg/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。

          daum_equation_14306358056398.2.3

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

         daum_equation_14306358958908.2.4

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。

       daum_equation_14312470045608.2.5

(2)乱流の場合

   流れが、乱流の場合は管摩擦係数λは、コールブルックの式であらわされます。

  

 Colebrook-s-fomula (8.2.6

ここで、εm)は相対粗度、dm)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。

    daum_equation_14312233503468.2.7

あるいは、

    daum_equation_14312468917038.2.8

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。

液体の密度

表8.2.2 流体の密度

液体の動粘性係数

表8.2.3 流体の動粘性係数