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ガスシールの漏れで、許容値が1×10E-6Torr・L/sと言われました。正直こういう単位は初めてです。
換算でPa・m3/sにするには0.1333をかけるようで、つまり0.1333×10E-6Pa・m3/sとなります。
しかし困っています。これはどういう意味なのでしょう?最初僕はm3/s・Paと同じと思ってました。つまりある3Pa圧力で漏れ量が0.3999×10E-6m3/sである。しかしどうも違うようです。
Pa・m3/sとは1Paに漏れるのに必要な漏れ量でよいのでしょうか?となるとですね、気密容器に3Paかけて置いて、しばらくしたら2Paとなっている。つまり漏れ量は1Pa×0.1333×10E-6Pa・m3/s=0.1333×10E-6m3/s?
それとも3Paで0.3999×10E-6m3/s?
差圧を扱うのかそれとも容器圧を扱うのか分かりません。
ネットでは真空中で1Pa上昇させるのに必要な流量とあります。
良く分からなくなりました・・教えてください。

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A 回答 (1件)

何についてのリークなのかが良く分からないのですが、真空機器でしょうか?


Torr・L/sについてですが、真空機器ではリークレートとしてポピュラーな単位です。
最近はMKSになっているのかもしれませんが。
さて、意味ですが、毎秒何個のガス原子・分子が通過するかという意味です。
リークチェックにHeを使うとすれば、He原子が毎秒何個通過するかということになります(真空機器のリークチェックでは一般的にHeガスを使います)。
さて、なぜ毎秒何個という単位になるかというと、Torrを換算します。
1気圧(760 Torr)において室温で1モルのガスは22.4リットルですから、1 Torrにおけるガスの密度は、6.02×10^23/(22.4×10^3 cm3)/760~3.5×10^16 個/cm3となります。
これにTorr L/sのLをかけると、単位は個となります。
従って、毎秒何個という単位となります。

ちなみに、通常は、リークディテクタという機械を使ってリークレートを測定します。
ただ、1×10^-6 Torr・L/sというと、真空機器としてはリークレートが大きすぎるので、リークディテクタでは測るのが厳しいかも知れません。

それから、圧力変化はリニアではなく単純にはexpです。
V(∂p/∂t) = Q - p s
で求められます。
ここで、Vは容器の体積、pは圧力、Qはソース項、sは排気速度(L/s)です。
ソース項には一般的にリークレートと壁からのアウトガスがあります。
単純にはと書いたのは、Qが変わらないという単純化をすると解析的に解けてexpとなるという意味です。

あなたは学生さんでしょうか。
もしそうであれば周囲の先輩や先生に教えを乞えばもっと詳しく教えてくれるでしょう。
    • good
    • 11
この回答へのお礼

返答が遅くなり申し訳ありません。
単純ではなさそうですね・・・

お礼日時:2005/12/09 20:54

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Q空気の漏れ量の計算式を教えてください。

容積のわかる密閉空間に50kPaの圧力で空気を充填します。
圧力が40kPaに減少した場合の空気の漏れ量を知りたいのですが
どのように求めればいいのでしょうか?

Aベストアンサー

 1気圧は98.067KPaではなく、101.325kPaです。
 工業分野では、気体等の圧力を表示す際には、その気体の圧力が大気圧に対して、どれだけ圧力が高いかで表した、ゲージ圧が多く用いられます。
 これに対して、その気体の圧力が完全な真空に対して、どれだけ圧力が高いかで表した圧力を、絶対圧と言います。
 例えば、絶対圧で400.0kPaの圧力の気体が詰められているボンベがあったとします。
 このボンベのゲージ圧は、大気圧が1013hPa(=101.3kPa)の日に測った場合には、

400.0kPa-101.3kPa=298.7kPa

になります。
 そして、低気圧が接近する等して、大気圧が980hPaにまで低下した日に、同じボンベのゲージ圧を測ると、そのボンベに気体の出入りが無ければ、

400.0kPa-98.0kPa=302.0kPa

になります。
 御質問にある50kPaや40kPa等の圧力は、おそらくゲージ圧ではないかと思われます。
 ゲージ圧では、大気圧は必ず0ですから、50kPaは大気圧よりも50kPaだけ高い圧力という事になります。
 工業分野では、気体の量をNm³(ノルマル立法メートル)で表す事が多く、Nm³とは、0℃、1気圧の条件の下で、気体の量を体積を測った場合に、何m³になるのかを換算した値です。
 気体は圧力が下がると温度も下がる性質があり、その温度が低下する度合いは気体の種類によって異なっています。
 ですから、厳密に言えば、50kPaの時と、40kPaの時の、各々の場合における、大気圧と、密閉空間内の気体の温度と組成が判らなければ、漏洩した量を正確に計算する事は出来ません。

 ですが、厳密さがあまり求められていない場合には、気体の温度や組成、それに天候による大気圧の違い等を無視して、圧力の変化と密閉空間の容積だけから、漏洩した量を概算しても構わないと思います。
 その場合、漏洩した量は次の様な計算で求める事が出来ます。

気体の漏洩した量[Nm³]=密閉空間の容積[m³]×(初期の気体の圧力[kPa]-漏洩後の気体の圧力[kPa])÷101.325[kPa]

 尚、上記の計算では、初期の気体の圧力と漏洩後の気体の圧力の圧力差だけが問題となりますので、50kPaや40kPaが、ゲージ圧なのか絶対圧なのかは関係ありません。

 もう少し、正確に計算したい場合には、次の様な数式となります。(こちらも、1気圧にまで膨張させた際に温度が低下する事による影響は考慮していませんので、多少厳密さには欠けます)

気体の漏洩した量[Nm³]=密閉空間の容積[m³]×((初期の気体の圧力[kPa]+初期の時点における大気圧[kPa])×273.15[K]÷(初期の時点における気体の温度[℃]+273.15)-(漏洩後の気体の圧力[kPa]+漏洩後の時点における大気圧[kPa])×273.15[K]÷(漏洩後の時点における気体の温度[℃]+273.15))÷101.325[kPa]

 1気圧は98.067KPaではなく、101.325kPaです。
 工業分野では、気体等の圧力を表示す際には、その気体の圧力が大気圧に対して、どれだけ圧力が高いかで表した、ゲージ圧が多く用いられます。
 これに対して、その気体の圧力が完全な真空に対して、どれだけ圧力が高いかで表した圧力を、絶対圧と言います。
 例えば、絶対圧で400.0kPaの圧力の気体が詰められているボンベがあったとします。
 このボンベのゲージ圧は、大気圧が1013hPa(=101.3kPa)の日に測った場合には、

400.0kPa-101.3kPa=298.7kPa

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QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Q供給量(slm)の流量換算について

アルゴンの供給量0.5slmを単位換算する場合どの様に求めるのでしょうか?
調べているのですが分かりません、、

0.5slm= ? Pa・m3/s
= ? Pa・m3/h
= ? Pa・L/s

ご教授願います。

Aベストアンサー

slm てのは初耳なので、調べてみました。
"slm 単位" で google して、
最初にヒットしたサイトが ↓ です。
http://www.arios.co.jp/library/p8.html
標準状態の気体でリットル/分 のことみたいですね。

標準状態とは、1 気圧 0 ℃ のことですが、
1 気圧は 101325 Pa (参考↓) なので、
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%A8%99%E6%BA%96%E6%B0%97%E5%9C%A7

0.5 slm = 0.5・101325 Pa・L/min
= ((0.5・101325)/1000)/60 Pa・m^3/s = 0.844375 Pa・m^3/s
= ((0.5・101325)/1000)・60 Pa・m3/h = 3039.75 Pa・m3/h
= (0.5・101325)/60 Pa・L/s = 844.375 Pa・L/s
ただし、0 ℃下での話です。

Qヘリウムガスによる容器の洩れ検査。換算方法。

タイトルの洩れ評価検査で、検査結果(xx Pa*m3/h)から例えば窒素等の洩れ量を換算するにはどうしたらよいでしょう?例えばヘリウムと窒素の物性値からヘリウムの検査結果(xx Pa*m3/h)から容器の実際の洩れ量(xx gr/24h)を見積りたいのです。

Aベストアンサー

>>>>>
早速の回答ありがとうございます。考え方の道筋はなんとなく理解できました。念のため、例えば常温20℃である圧力の時の窒素の洩れ量はどのように計算したらよいか、教えて頂けないでしょうか?教科書の例題のように実際の計算過程を見て理解を深めたいです。状態方程式のあたりの知識が弱いです。恐れ入りますがよろしくお願いします



前回も書きましたけど、窒素もヘリウムも式は同じです。

検査方法については全く専門外なので推測で考えますが、
要は、容器から漏れる窒素を測定しようとしても、窒素は大気と区別が付かないので、ヘリウムで実験・測定しているのでしょうね。おそらく。


私、計算不得意なんで、ざっくり説明します。

前回も書きましたが、式は

n=PV/(RT)  (ただしnとVは1時間当たり)

 =xxPa かける *m^3 わる 8.31 Pa・m3 / K・mol わる (273+20)ケルビン

 =xx かける * わる 8.3 わる 293 モル(時間当たり)

これで1時間当たりに漏れる、気体のモル数がわかりました。


求める窒素漏れ量の単位が gr/24h になってますが、
grって、グラムですかね?

窒素原子は質量数が14なので、求めたモル数に14を掛ければグラムになります。


この辺で勘弁してください。
では!

>>>>>
早速の回答ありがとうございます。考え方の道筋はなんとなく理解できました。念のため、例えば常温20℃である圧力の時の窒素の洩れ量はどのように計算したらよいか、教えて頂けないでしょうか?教科書の例題のように実際の計算過程を見て理解を深めたいです。状態方程式のあたりの知識が弱いです。恐れ入りますがよろしくお願いします



前回も書きましたけど、窒素もヘリウムも式は同じです。

検査方法については全く専門外なので推測で考えますが、
要は、容器から漏れる窒素を測定しよう...続きを読む

Qエクセルで計算すると2.43E-19などと表示される。Eとは何ですか?

よろしくお願いします。
エクセルの回帰分析をすると有意水準で2.43E-19などと表示されますが
Eとは何でしょうか?

また、回帰分析の数字の意味が良く分からないのですが、
皆さんは独学されましたか?それとも講座などをうけたのでしょうか?

回帰分析でR2(決定係数)しかみていないのですが
どうすれば回帰分析が分かるようになるのでしょうか?
本を読んだのですがいまいち難しくて分かりません。
教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは?
 2.43×1/(10の19乗)で、
 2.43×1/10000000000000000000となり、
 2.43×0.0000000000000000001だから、
 0.000000000000000000243という数値を意味します。

補足:
・E+数値は 10、100、1000 という大きい数を表します。
・E-数値は 0.1、0.01、0.001 という小さい数を表します。
・数学では『2.43×10』の次に、小さい数字で上に『19』と表示します。→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E6%95%B0%E8%A1%A8%E8%A8%98
・最後に『回帰分析』とは何?下の『参考URL』をどうぞ。→『数学』カテゴリで質問してみては?

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるた...続きを読む

Q流量の計算式。

流体の流量の計算式でこのような記述を教えて頂きました。
流量=(圧力元吐出口圧力-シリンダ入口圧力)/配管抵抗
流量は、流速×断面積ではないのですか?
これなどのような式なのでしょうか?
成立する場合単位を教えて頂きたいです。
できれば簡単な数値を入れて、計算式を教えて下さい。
お願い致します!

Aベストアンサー

>流量は、流速×断面積ではないのですか?
そうなのだけれど、今問題としているのは、圧力から流量を計算する式がどうなっているか、であるため
流速×断面積という回答ではアウト。

で、流量=流速×断面積という関係があるので、 流速と圧力の関係を式で示す方法でも可。

>これはどのような式なのでしょうか?
要するに、圧力差と流量は比例する、という式。

No.3の回答とは違います。No.3の回答は、圧力差と√流量が比例し、適当な範囲を取り出すなら、
そらは直線で近似できる、ということ。それ自体はそうなのですが、それなら
流量=(圧力元吐出口圧力-シリンダ入口圧力ーα)/配管抵抗
と、なにやら意味不明(=実験などで求める)の定数がオマケに入ります。

で、圧力差と流速は比例する場合と圧力差と√流速が比例する場合は、両方存在。
粘性が低い場合(たとえば水)が√流速に比例し、粘性が高い場合(たとえば油)が流速に比例します。
※厳密に言えば、√流速と流速の中間の中途半端な状態です。また、水の場合でも地下水(流速が遅く、かつ、管径が細い、と考えればよい)なら流速に比例します。
よって、油(など、粘性が高い流体)の場合の計算式がHPに示されていたものと思われます。

式を一般形で書くと、

ΔP=f ・ L/D ・ V^2/2g  (ダルシー・ワイズバッハの式)

f :比例定数(損失係数)
ΔP:圧力差 (=圧力元吐出口圧力-シリンダ入口圧力) 単位は、m。 (圧力を、流体の密度で割ったもの。)
L :管の延長  ただし、曲がりなどは、適当な倍率を掛けて直線に換算する。
D :管の直径
V :流速  お望みなら、Q/ (πD^2/4)と読み替える。
g :重力加速度 約9.8m/s^2

ややこしいのがfであって、定数と書いたけれど定数ではない......
油のような場合、f=X/V (X:今度こそ定数。) 、水の場合はfは定数(として解く場合と、Vの関数として解く場合の両方を使い分ける。)

油の場合、f=X/Vなので、式を整理すれば、
V=ΔP×β (β:式を整理し、管の直径などの定数から計算した定数)
Q=V/Aだから、
Q=ΔP÷(A/β)   ここで、A/βを配管抵抗と定義すれば、元の式と一致。

>できれば簡単な数値を入れて、計算式を教えて下さい。
それ、上の説明で、βの計算式を示すしか方法がないが....
動粘性係数とかレイノルズ数とか出てきて、とてもじゃないけど簡単じゃないです。

>流量は、流速×断面積ではないのですか?
そうなのだけれど、今問題としているのは、圧力から流量を計算する式がどうなっているか、であるため
流速×断面積という回答ではアウト。

で、流量=流速×断面積という関係があるので、 流速と圧力の関係を式で示す方法でも可。

>これはどのような式なのでしょうか?
要するに、圧力差と流量は比例する、という式。

No.3の回答とは違います。No.3の回答は、圧力差と√流量が比例し、適当な範囲を取り出すなら、
そらは直線で近似できる、ということ。それ自体はそう...続きを読む

Q真空そうからのリーク量

真空そうの圧力が96.24Kpa、この真空そうの一部には、空気が侵入している穴があります(リーク)。その槽から真空ポンプ2台で空気を抽出し真空を維持しています。空気抽出量は28.5Kg/hと29.5Kg/hで合計57.5Kg/hです。
同じ真空そうで真空ポンプ1台運転時の真空そうの圧力は、95,34Kpaでした。このときの、真空ポンプの空気抽出量はわかりますか?
真空そうの温度、体積はかわりません。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

真空ポンプの特性を表すものに排気速度曲線と呼ばれるものがあります。
排気速度は、体積ベース:単位時間あたりの排気容積で表され、排気気体の圧力に関係なく一定というわけではなく、圧力によって異なります。(水封ポンプの排気速度曲線http://www.kashiyama.com/jp/archives/product-leh/line-graph.htmlを参照)
気体の温度が一定なら気体密度(Kg/L)は、気体の圧力に比例します。
従って、質量ベースの排出速度(Kg/h)は、排気速度(体積ベース)×圧力に比例します。
LEH/LEMシリーズの水封ポンプの排気速度曲線は、0.1~1.0気圧(=10~100Kpa)では、ほほ一定の排気速度であり、質量ベースの排出速度は、1気圧で最大となります。
「真空ポンプの一台あたりの最大空気抽出量は30.8Kg/hです。」を体積ベースに換算すると、30.8/1.3=23.7(m^3/h)であるから、前記URLの排気速度曲線よりLEH-30MA型のポンプを指していると思われます。
「真空ポンプ1台運転時の真空そうの圧力は、95,34Kpaでした。」の意味が101.3Kpa(1気圧)より95,34Kpa低い圧力=5.96Kpaの圧力まで到達できたとの解釈でしたなら、到達圧力でのLEH-30MA型のポンプの排気速度は、排気速度曲線より、約9(m^3/h)である。
従って、到達圧力での排気量=(到達圧力×排気速度)/(101.3×1.3)=5.96(Kpa)×9(m^3/h)/(101.3×1.3)=0.4Kg/hとなります。(この量は、リーク量と等しくなります。)
「真空ポンプの空気抽出量はわかりますか?」の空気抽出量の意味が分りかねますが、到達圧力での排気量を導いた以上の説明であっているでしょうか。

真空ポンプの特性を表すものに排気速度曲線と呼ばれるものがあります。
排気速度は、体積ベース:単位時間あたりの排気容積で表され、排気気体の圧力に関係なく一定というわけではなく、圧力によって異なります。(水封ポンプの排気速度曲線http://www.kashiyama.com/jp/archives/product-leh/line-graph.htmlを参照)
気体の温度が一定なら気体密度(Kg/L)は、気体の圧力に比例します。
従って、質量ベースの排出速度(Kg/h)は、排気速度(体積ベース)×圧力に比例します。
LEH/LEMシリーズの水封...続きを読む

QNをPaに単位換算できるのか?

大変困ってます。
皆さんのお力をお貸しください。

加重単位Nを圧力単位Paに変換できるのでしょうか?
もし出来るとしたらやり方を教えてください。
具体的には30Nは何Paかということです。
変換の過程も教えていただければ幸いです。

是非、ご回答、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 No.1さんがおおまかに答えておられますが、補足します。
 N(ニュートン)は力の単位です。対して、Pa(パスカル)は圧力の単位です。これらは次元が違うので、単独では変換はできません。
「30 Nは何Paか」
というのはナンセンスです。
 NとPaの関係は、
Pa = N/m^2
です。質問が、
「30 NをPaを使って表せ」
というのならば、
30 N = 30 Pa・m^2
となります。m^2(平方メートル)という単位が必要になります。物理量の間の関係、
圧力 = 力/面積
および、単位の間の関係
Pa = N/m^2
を整理して覚えてください。

Q三相200Vを単相200Vで使用したい

三相200V電源を単相200V電源として使用したいのですが。
三相200Vの場合,R(赤)S(白)T(黒)の3線が電源として配線されておりますが,単相200Vととして使用する場合,R-S,R-T,S-Tのいづれを取っても良いのでしょうか。

以前にいづれかがアースに落ちている場合があると聞いたことがあり,この辺が不明なのですが。

Aベストアンサー

いくつか逆質問になります。

【1】 単相200Vの負荷は何でしょうか。
(a) 電熱器・電気炉、溶接機など。
(b) 蛍光灯・水銀灯、エアコンなど。

(a) のグループでしたら、三相電源に単相負荷をかけることは一般的に認められます。
(b) のグループは、単相三線式の電源で使用することが基本であり、三相電源からの使用は認められません。

【2】 前項の(a)であるとして、単相負荷の容量はどのくらいですか。また、三つに分割できますか。

【3】 三相電源の接地形態はお分かりですか。
(a) 動力専用バンクの三角 (またはV) 結線で一線接地。たぶん S線が接地されている。
(b) 灯動兼用バンクの V結線で、中性点接地。たぶん S線とT銭の中間で接地されている。

(a) のケースで単相負荷を取り出すには、三つに分割できる場合は、各相に均等になるように。(b) のケースでは、電灯と共用されている変圧器の容量が大きいので、中性点が接地されている相につなぐ。

【4】 電力会社との契約種別。
(a) 低圧。
(b) 高圧または特別高圧。

(a) の場合は電力会社の、(b) の場合は主任技術者の指示を仰ぐことが必要です。

いくつか逆質問になります。

【1】 単相200Vの負荷は何でしょうか。
(a) 電熱器・電気炉、溶接機など。
(b) 蛍光灯・水銀灯、エアコンなど。

(a) のグループでしたら、三相電源に単相負荷をかけることは一般的に認められます。
(b) のグループは、単相三線式の電源で使用することが基本であり、三相電源からの使用は認められません。

【2】 前項の(a)であるとして、単相負荷の容量はどのくらいですか。また、三つに分割できますか。

【3】 三相電源の接地形態はお分かりですか。
(a) 動力専用バ...続きを読む

Q熱交換の基礎式を教えてください。

熱交換器における基礎式を教えてください。
蒸気と水での熱交換を行う際に、入口温度と出口温度の関係、
それに流速等も計算のデータとして必要なんだと思うんですが、
どういう計算で熱量、流速を決めればいいのか熱力学の知識がないので
分かりません。
いろんな書籍を買って勉強していますが、難しくて分かりません。
それに独学ですので、聞ける人がいなくて困っています。
どなたか、簡単に熱交換の基礎式などを教えてください。

Aベストアンサー

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2種類有る。
 L:伝熱面厚み
 kav:伝熱面の熱伝導率の異種温度の平均、熱伝面内外で温度が異なり、温度によって変化する熱伝導率を平均して用いる。
 hは、流体の種類や流れる速さ(主な指標はレイノルズ数)によって変化します。
 hsは、どの程度見積もるか、、、設備が新品ならZeroとしても良いのですが、使い込むとだんだん増加します。
 更には、Aも円管で厚みが有る場合は、内外を平均したり、Δtも入り口と出口の各温度差を対数平均するとか、色々工夫すべきところがあります。

>冷却管はステンレス製(SUS304)です。
 →熱伝導度の値が必要です。
>冷却管の中の水の温度は入口が32℃で出口が37℃です。>流量は200t/Hr程度流れております。
 →冷却水が受け取る熱量は、200t/Hr×水の比熱×(37-32)になります。この熱量が被冷却流体から奪われる熱量です。=Q
>冷却管の外径はφ34で長さが4mのものが60本
>冷却管の外径での総面積は25.6m2あります。
 →冷却管の壁厚みの数値が計算に必要です。
 伝熱面積も外側と内側を平均するか、小さい値の内側の面積を用いるべきです。

 まあしかし、現場的な検討としては#1の方もおっしゃっているように、各種条件で運転した時のU値を算出しておけば、能力を推し測る事が出来ると思います。
 更には、熱交換機を設備改造せずに能力余裕を持たせるには、冷却水の温度を下げるか、流量を増やすか、くらいしか無いのではないでしょうか。

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2...続きを読む


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