普通の仰角なしの遠心ファンの風量を増やすには
何が効きますか?シロッコファン不可です。
回転数に比例することは実験で分かりましたが、

1.ファン径は何乗で効きますか?
2.ファン枚数は効きますか?
3.ファン幅は効きますか?

質問がアバウトで申し訳ないですが、一般論として
教えて下さい。
よろしくお願いいたします。

A 回答 (2件)

 ターボ機械は正確に設計するのは非常に難しいと思われますが、


「回転数に比例する」と同レベルでざっくり言ってよいなら、
次のように言えると思います。
(遠心ファン一般に言えることですが…)

1.ファン径について

 無次元特性数の一つに流量係数φがあり、
φ=4Q/(πD^2u)
(Q:羽根車出口流量
 D:羽根車外径
 u:羽根車の外径部における周速)
と表されます。
 これより、流量係数が同じであれば、流量(Q)は外径の2乗(D^2)に比例すると思われます。

2.ファン枚数について

 ファン枚数が増加すれば流体に与える影響もそれに比例して増加する。

 ただし、ファン枚数が少なすぎると流れは羽根に沿って流れないため剥離が起こり効率が低下し、
ファン枚数が多すぎると摩擦損失が増加して効率が低下します。

3.ファン幅について

 ファン幅が増加すればそれに比例して流体の通過面積が増加するため、
ファンの風量もそれに比例して増加する。

この回答への補足

回答ありがとうございました。
少しイメージがわいてきました。もう少しお伺いしたいのですが、

1.流量係数とは何ですか?

2.次の考察は正しいでしょうか?
u=Dω/2      ですので
φ=8Q/(πD^3ω) となり
流量(Q)は外径の3乗(D^3)に比例し、回転数(角速度)ωに比例する。

3.ファンに関する文献またはHPをご存じないでしょうか?

度々申し訳有りませんが、どうぞよろしくお願いいたします。

補足日時:2000/12/26 16:11
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> 少しイメージがわいてきました。

もう少しお伺いしたいのですが、

 素人同然なので不安ですが…(汗)

> 1.流量係数とは何ですか?

 羽根車の通る流量の無次元数を流量係数といいます。
 羽根車の特性を調べるのに、流量係数を横軸にとり、仕事係数(又は軸動力係数、効率)を縦軸にとって、流量の変化に対しヘッド(又は軸動力、効率)がどのような挙動を示すかを調べることがあります。(このような曲線を「特性曲線」といいます。)
(特性曲線は羽根車の形状により異なります。)

 これより、羽根車の特性が大きく異ならない範囲で比較をする限り、流量係数が一定とみなしてよいのではないかと思います。
(あまりすっきりとした回答ではないかもしれませんが、私自身の理解不足のためこの程度しか言うことができません。すいません。)

> 2.次の考察は正しいでしょうか?

> 流量(Q)は外径の3乗(D^3)に比例し、回転数(角速度)ωに比例する。

 この考察のほうが正しそうですね。前の回答を訂正させていただきます。

> 3.ファンに関する文献またはHPをご存じないでしょうか?

 ターボ機械、ターボ流体機械、遠心ファン、遠心送風機… 等といった名前の本だったらなんでもよさそうな気がしますが、とりあえず今回参考にした文献は、
「ターボ 送風機と圧縮機」、生井武文、井上雅弘共著、株式会社コロナ社発行(初版:昭和63年8月25日)
です。
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この回答へのお礼

御回答ありがとうございます。
早速文献を調べてみたいと思います。
遠心ファンではなかなかヒットしなかったんです。
ターボ機械なんですね。
unicorn01さんの回答でほぼ分かりましたがさらに理解を深めたいと思います。

お礼日時:2001/01/09 08:24

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こんにちは。
ポンプで回転数nと流量Q、回転数nと揚程H、回転数nと軸動力Lの関係について回転数n1、n2としたときQ1/Q2=n1/n2、H1/H2=(n1/n2)^2、L1/L2=(n1/n2)^3とそれぞれ1乗、2乗、3乗の関係がある
解説を見るのですがこの根拠を教えて下さい。

Aベストアンサー

 
根拠は「運動とエネルギーの関係」です。
ポンプを理想化した原理的な表現です。


1.流量。
直径Dの車輪がn回転/秒で回ってる場合の外周の速度は
  V = πD・n  です。
外周に羽根を付けて水を掻くと、水も同じ速度Vで動きますから、

(1) 流量Qは 『 回転数に比例 』 します。
(2) Q = k・n  比例式で表した。kは比例係数。
(3) Q1/Q2 = n1/n2 係数を使わない形の比例式。

 (3)は、(2)の適当な2カ所、Q1=k・n1、Q2=k・n2 を分数にしただけのものです。分数にするとkが消えますよね。kは水車の寸法とか水の抵抗などが絡む現実的なものだから、抽象的な話をするときには出て欲しくない、そこで(3)のように「出てこない形」にするのです。
さらに、分数にすればメートルとかkgとかの次元も約分されて消えてしまうので「ただの数」になります。10rpmと20rpm、1000rpmと2000rpm、分数ならどちらも「2倍」となり、理論的、抽象的に説明をやりやすいのです。



2.揚程
物理の「運動エネルギと位置エネルギの関係」そのものです。物理の教科書にある式、
  1/2・mV^2 = mgH  Hは高さ
これを上記の(3)をマネして、V1のときH1、V2のときH2、の記号を使って分数にすると、gもmも1/2もみんな消えて、
  (V1/V2)^2 = H1/H2
となりますね、見やすいでしょう?
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  (n1/n2)^2 = H1/H2
となります。



3.動力
動力(ワットとか馬力)は、単位時間のエネルギ量(ジュール)、すなわち ジュール/秒 です。
単位時間に運ばれる流体の質量は
  m =ρQ kg/s
ρは流体の密度kg/m^3、Qはm^3/s
連続して毎秒、位置エネルギmgHを与え続けるから、その動力は
  L = mgH = ρQgH J/s
これもまた分数化すると、
  L1/L2 = (Q1H1)/(Q2H2)
これにQとHの式を入れると、
(以降は自分で。)



(分数にしてただの数にする方法を、無次元化や基準化などとも言います)

 
根拠は「運動とエネルギーの関係」です。
ポンプを理想化した原理的な表現です。


1.流量。
直径Dの車輪がn回転/秒で回ってる場合の外周の速度は
  V = πD・n  です。
外周に羽根を付けて水を掻くと、水も同じ速度Vで動きますから、

(1) 流量Qは 『 回転数に比例 』 します。
(2) Q = k・n  比例式で表した。kは比例係数。
(3) Q1/Q2 = n1/n2 係数を使わない形の比例式。

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水は、気体と同様に流体ですし、考え方は、間違っていないと思います。正しいです。
ただし、言葉(表現)が、次のように不正確に思いました。
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 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。
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 →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。

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 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。
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Q何故送風機の電力は風量の3乗に比例するのか?

何故送風機の電力は風量の3乗に比例するのか?
詳しく教えて下さい。

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Ki4-U2さんの回答で良いですが。もう少し補足をさせて下さい。
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この運動エネルギーは送風機の電力P[W]が生み出したものです。

Q3相電動機の消費電力の求め方

3相電動機の消費電力の求め方について質問です。

定格電圧 200V
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上記の電動機ですが実際の電流計指示値は10Aです。
この場合の消費電力の求め方は
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3.7/5.1*=0.72
√3*200*10*0.72=2.4KW
消費電力 2.4KW

このような計算で大丈夫でしょうか?
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

出力は軸動力を表しているので、消費電力はそれを効率で割る必要があるかと思います。
概算で出してみると、定格での効率が85%程度と仮定すると、定格時の消費電力は3.7/0.85=4.4kW程度になります。
この時の一次皮相電力は、5.1kVAで、無効電力Qnは√(5.1^2-4.4^2)=2.6kVar程度になります。

この無効電力は励磁電流が支配的でしょうから、負荷によらず変わらないとすると、軽負荷時に線電流が10Aになったときの皮相電力は√3*200*10 で3.5kVAで、このときの有効電力は√(3.5^2-2.6^2)=2.3 kW という具合になりそうに思います。

Q送風機のトルクや圧力が速度の2乗に比例する理由

電験3種機械の問題で送風機のトルクや圧力が速度の2乗に比例する理由がわかりません。なぜそうなるのですか?
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Aベストアンサー

こんにちは。

SI単位を使わないで説明します。

例えば、圧力エネルギーが 5Kg/cm^2 の場合。1cm^3の水でできた正方形のサイコロを何メートル積み上げれば5Kg/cm^2になるかと言うと、50mになりますよね。この50mというのは位置エネルギーと言います。

圧力エネルギー5Kg/cm^2 と、位置エネルギー50mと言うのは形こそ違ってもエネルギーの大きさは同じです。つまり、5Kg/cm^2 = 50m となるわけでです。位置エネルギーを記号で H としておきます。

また、速度(運動)エネルギーの形は、V^2/(2×G) で表します。

 V = 速度(運動)エネルギー
 G = 重力加速度(9.8m/S^2)
 

更に言うと、
圧力エネルギー = 位置エネルギー = 速度(運動)エネルギー なので

 H = V^2/(2×G) の式が成り立ちますね。

なので、

 V = √ (2 × G × H) となるのです。

実際に圧力エネルギーが5Kg/cm^2の場合の、速度(運動)エネルギーを
計算を計算してみると、H = 50 だから

 V = √(2 × 9.8 × 50) = 31.3 m/s

になります。

こんにちは。

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また、速度(運動)...続きを読む

Qエクセル STDEVとSTDEVPの違い

エクセルの統計関数で標準偏差を求める時、STDEVとSTDEVPがあります。両者の違いが良くわかりません。
宜しかったら、恐縮ですが、以下の具体例で、『噛み砕いて』教えて下さい。
(例)
セルA1~A13に1~13の数字を入力、平均値=7、STDEVでは3.89444、STDEVPでは3.741657となります。
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では、STDEVとSTDEVPの違いは何なのでしょうか?統計のことは疎く、お手数ですが、サルにもわかるようご教授頂きたく、お願い致します。

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データが母集団そのものからとったか、標本データかで違います。また母集団そのものだったとしても(例えばクラス全員というような)、その背景にさらならる母集団(例えば学年全体)を想定して比較するような時もありますので、その場合は標本となります。
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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。
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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放熱量の計算式と計算を助けてください

 ビニールハウス内に銅管を張りめぐらして,お湯を循環させることで暖房することを設計したいのですが,熱湯を循環させて,何メートルの銅管を巡らしたら放熱量がどれほどになるか,見当がつきません。以下のような条件の場合の,銅管全体からの放熱量とお湯の出口での温度について,計算式と答えを教えていただけないでしょうか。
(1)室内気温:0℃ (2)銅管の長さ:50m (3)銅管の規格:内径10mm,厚さ1mm (4)投入時のお湯の温度:95℃ (5)ポンプによる流速:100リットル/分

 よろしくお願いします

Aベストアンサー

#2です。
補足について、

(1)
1480[W]=1480[J/s]=1480[J/s]*0.24[cal/J]*3600[s/h]*1/1000[kcal/cal]=1280[kcal]h]

この場合、伝熱量を大きくしたいなら、伝熱面積を大きくするに尽きるでしょう。
そのためには、配管を長くするか、複数の配管にする。管を太くするのは効果がない。細い配管をたくさん使う。

(2)
伝熱(放熱)量は、外気とお湯の温度差(平均)に比例します。
お湯の温度が下がる→平均温度差が小さくなる→伝熱量が小さくなる
です。
また、
伝熱量はお湯の温度が下がった分だけではなく、お湯の流量に比例します。
流量が多ければ、温度が少ししか下がらなくても伝熱量は大きくなる。
いずれも、計算式に表されています。式をよく見てください。「納得感」とは関係ありません。
あなたの「理解に欠落」あるのでしょう。
なお、
内径10[mm]の管に100[L/min]の流量だと、流速が20[m/s]以上になる。ふつう液体をこんな流速では流しません。
ポンプが大変でしょう。せいぜい数[m/s]程度までにしましょう。

#2です。
補足について、

(1)
1480[W]=1480[J/s]=1480[J/s]*0.24[cal/J]*3600[s/h]*1/1000[kcal/cal]=1280[kcal]h]

この場合、伝熱量を大きくしたいなら、伝熱面積を大きくするに尽きるでしょう。
そのためには、配管を長くするか、複数の配管にする。管を太くするのは効果がない。細い配管をたくさん使う。

(2)
伝熱(放熱)量は、外気とお湯の温度差(平均)に比例します。
お湯の温度が下がる→平均温度差が小さくなる→伝熱量が小さくなる
です。
また、
伝熱量はお湯の温度が下がった分だけではなく、お湯の流量...続きを読む


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