連続の式とオリフィス。

Question

色々勉強していたら頭が混乱してきまして・・。連続の式では流量は一定なるって事ですよね。Q=A1V1=A2V2
では何でオリフィスを使うと流量を変えることが出来るんですか・・断面積を細くしているわけだから上の式で考えるんではないかとか色々思ってしまいました。
宜しくお願いします。

ke-ke · Accepted Answer

オリフィスの様な小さい穴を通るにはそこで通過するためのエネルギーが消費され流量が減るということでしょうか。
→そういうことです。一般的には小さい穴ほどエネルギーのロスが多くなりますので、流量が減る、ということになります。
流量を調節するバルブも同じ原理になります。

かえって混乱されるかもしれないですが繰り返すと
最初に例を出したタンクの下部に配管をつけて水を放出している系で
タンク水面(速度ゼロ)と配管出口でベルヌーイの式を考えると
(タンクの水面の位置エネルギ)
＝(出口での運動エネルギ)＋(オリフィスを含む配管でのエネルギ損失)
となります。
オリフィスがある所で流量が減るというイメージではなく、上式を満たす
流量で流れる、ということになります。
説明が下手で混乱を招きそうですね。ベルヌーイの式をじっくり見て
頂いた方が良いかもしれません。

オリフィスを通った後の流量が10Lだとしたらそのオリフィス前の流量も10Lになるということですよね。←連続の式
→そうです。まさに連続の式です。

ke-ke · Answer

連続の式に拘っておられるようですが、連続の式は、質量の保存則で、入ったものは出る、ということを示しているのにすぎません。
例えばオリフィスで面積を1/2に絞った場合、オリフィスの前流で1m/sだったのがオリフィスで2m/s、オリフィスの後流でまた1m/sに戻る、
ということを示しているだけです。
では、同じ配管で、配管にオリフィスが無い場合を考えた場合、速度は1m/sになるか、という問いに対しては、連続の式は何も答えてくれません。

ベルヌーイの式は見ていただけましたか？

ke-ke · Answer

ベルヌーイの式を考えると理解できます。
エネルギーの保存式です。

考え方としては、
例えばタンクの下部に配管をつけて水を放出している系を
考えると、オリフィスなしの場合は、タンクの水の位置
エネルギーが、流出する水の運動エネルギに変わると
いうことになります。
オリフィスを入れると、位置エネルギが、運動エネルギと
オリフィスでのエネルギの損失に変わります。
よってオリフィスを入れることにより、流出する水の
運動エネルギは減る、つまり流量が小さくなる、ということに
なります。
オリフィスの径を小さくすると、損失が大きくなります。
(流量が減る。)

実際には管での摩擦損失などの影響も出ます。
ポンプを使った系でも同じ考え方で理解できます。

もちろんオリフィス前後での連続の式は成り立ちます。

ymmasayan · Answer

オリフィスを入れないときの流量はＱ１でどこをとっても一定。
オリフィスを入れたときの流量はＱ２でどこをとっても一定。

Ｑ１とＱ２が同じということはないと思います。

連続の式とオリフィス。

オリフィスの様な小さい穴を通るにはそこで通過するためのエネルギーが消費され流量が減るということでしょうか。

連続の式に拘っておられるようですが、連続の式は、質量の保存則で、入ったものは出る、ということを示しているのにすぎません。

ベルヌーイの式を考えると理解できます。

オリフィスを入れないときの流量はＱ１でどこをとっても一定。

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