非常に大きなタンクから管路を経て出口から水が流出する。損失がない場合、ベルヌーイの定理が教えるところによれば、管路出口の流速は出口面積によらず、V=√(2gH)で一定になる。(Hは管路出口とタンク内水面のヘッド差)一方、損失のある実際の場合、ホースからの水を高い所または遠い所に飛ばすにはホースの先をつまんで断面積を小さくすることから想像されるように、管路出口の面積を絞れば、出口流速は絞らない場合に比べて大きくなる。出口面積を絞れば損失が増大して流速が減少するようにも思えるが、このように、実際には逆に増大する。これは、どのように説明すればよいのでしょうか?ちなみに、ホースの先を絞るため流量は一定ではないそうです。

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A 回答 (10件)

 式を使った理論的な説明を希望されているようですが、


損失を見積もる部分についてはどうしても経験的な結果を利
用せざるを得ないと思います。

 先ず、損失についてですが、損失はその部分での流速をV
とするとき、一般に
   k・(V・V/2g)
で表されると考えます。これは損失が、単位質量(体積)
当たりの運動エネルギーに比例する事を仮定するもので速く
動いていればそれだけ損失も大きいと言うことで感覚的に納
得できるのではないかと思います。kは水の運動とは無関係
に決められるパラメータで損失係数と言っています。kは断
面形状、断面変化の割合等により実験的に決められます。円
形管路の場合は特に
   k・(l/D)(V・V/2g)
で表されますが、これは水と管路の壁面の接触面積が大きい
ほど抵抗も大きくなることから単位体積当たり接触面を求め
ると管の断面寸法に反比例することおよび、管全体を通して
の累積としての損失が管の長さに比例するとして理解いただ
けると思います。

 ベルヌーイの式に損失Hrを追加して書き直すと
   V・V/2g+P/ρg+Z+Hr=const.
となります。Hrはその点までの損失の累積です。この式に
タンクの水面で 高さZ=H0、P=0、V=0、Hr=0
を適用し、ホースの出口で 高さZ=0、P=0、V=V、
Hr=Hrを適用して等値すると
  V・V/2g+Hr=H0
ここで損失Hrをタンクの出口と管路内の損失(Hr1)と
ホースの出口の損失(Hr2)に分けて考え、損失係数を
まとめてそれぞれk1、b・k2
(k1=k11+k12・l/D、
 bについては後述)
とします。また、
タンクからの流出量(流量)をQ
ホース内の流速をV1
ホースの出口での流速をV2
ホースの断面積S
ホースの出口での断面積a・S
断面絞り率a(a≦1)
断面を絞っていくとホースの出口での損失係数が変化するの
でこの変化の割合をbとします。
 bはホースを開いた状態(a=1)でb=1であり
この状態から断面を絞って行く(a<1)と増大してb>1
となります。bはaの関数として実験的
に決められるものとします。ホースの出口での損失係数は
このbを使ってb・k2となりk2はホースを絞らない(a
=1)時の値になります。

 連続の式から
  V1=Q/S
  V2=Q/(a・S)
 損失について
  Hr =Hr1+Hr2
  Hr1=    k1・(V1・V1/2g)

  Hr2=(b・k2)・(V2・V2/2g)
変形ベルヌーイの式にV=V2を代入して、更に
上記の関係を利用して少々計算し変形すると
  V2=sqrt(2g・H0/
    (1+k1・a・a+k2・b))
が得られます。

 この式からV2がどのように変化するかを大雑把に見る
ことができます。ただし、現時点ではa、bについてbがa
の関数で表せ、aの減少によりbは増大と言う程度のことし
か分かっていませんので、実際の場面との照合で考えるしか
ありません。
 断面を絞って行くとaは1から段々小さくなります。この
とき、bは1から段々大きくなって行きます。従って、
 k1・a・aは小さくなり、
 k2・bは大きくなるので
全体としてV2が増加するか減少するかについてはこの両者
のバランスによって決まるのでa、bの具体的な関係が与え
られない限りここでは結論を出せません。実際の場面を想定
してk1・a・aの小さくなるなり方の方が大きいのであろ
うと言うことは予想できます。
 また、ホースが長い等の理由でk1が大きい場合はホース
を絞る効果は大きく出ると予想されます。これについてはそ
の効果がどの程度の大きさかについては分かりませんので、
実際には効果として認識できないと言うことも当然あり得ま
す。
 逆に、タンクから直接流出口に繋がる場合には上で述べた
ような調節機構が働かないことになるので、位置エネルギー
の変化を無視できるような通常の範囲でのサイズの流出口を
考える限りは、流出口を小さくすると一方的に損失が増える
だけで流速の増加は期待できないと言う結論が出せることに
なります。

 以上の議論から分かるようにソースの出口から出る流速の
変化には、ホースの断面を変えることによるタンクからホー
ス出口までの間のエネルギー損失の分布の変化が支配的な要
因であり、この損失を見積もるためには実験的な方法しかな
いので、これ以上理論的な説明は期待できないのではないで
しょうか?
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No.7の「回答に対するお礼」に対して、



> と言うことは、ホース先端における損失は流速には関係なく、
> 多少の損失があったとしても、それ以上にホースの先の
> 直前の圧力が大きくなるため、結果的に速度を速める要因
> となっていると考えて良いのでしょうか?

「流量はホース先端における損失にほとんど依存せず、
仮に損失のために流量が少し減少したことを考慮したとしても、
それ以上にホースの先の直前の圧力の増加の影響が大きく、
結果的に速度を速める要因となっている。」

ということでしたらOKです。
それから念のためですが、これはNo.3のモデルで、かつ、
r1≫r2のときの話です。
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No.6です。



> この他に実験的な考えじゃなく、もっと理論的な考え方で損失が増えても流速が増す“要因”があれば教えてください

十分、理論的と思っているのですが、説明不足だったでしょうか?

全く損失が無い場合の流量は、理論的にQ=A0√(2gH)ですが、出口で全く損失がないということは考えられないので、C=Q/{A0√(2gH)}を流量係数として定義しているわけです。このCには色々な要素がからむので、理論的に算出するのは困難で実験的に求めざるをえないというのが現状の科学レベルです。

開度を絞ればCもAも減少するのですが、ある開度からはAの減少割合の方が大きいというのが先の回答で、実際の現象なわけです。その現象がなぜかと追求されると私は答えることが出来ません。これに明確に回答でき、現象を一般化できれば、博士論文のレベルだと思います。挑戦してみてはいかがでしょうか?
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No.4の「回答に対するお礼」に対して、



> ホースの先をつまんだときもホースの内部の管摩擦は同じだから、
> 異なるのはホースの先をつまむことによる急縮小損失ですよね?
> それは、有効流路面積、先端断面積が関係してくると思うのです
> が・・・。
> 先端をつまむことで損失が大きくなることは間違いないですよね?

ここまではその通りだと思います。

> でも、それを考慮すると、結局、速度が遅くなるような気がする
> のですが・・・。

ここは違います。速度が速くなる場合があります。
その例として、No.3のr1≫r2、つまり、ホースの先よりも十分大きい
インピーダンスがそれ以前に存在する場合があげられます。
理由はNo.3に書いた通りです。

> ということは、損失以外に何か速度を速める要因となる現象が起きて
> いるのですか?

以下のように考えるといいのでは。
ホースの先をつまむと速度が速くなるのは、つまむと、ホースの
先の直前の圧力が大きくなります。これが要因ですね。

> この急縮小損失が速度におよぼす影響をしりたいです。

ホースの先の詳細はこの現象の理解には不要です。
無関係ではありませんが。
これは単にr2の大きさを変える効果しかありません。

> 流量が減少するということは、連続の式は使えないですよね?

今議論しているr1≫r2の場合は、流量が変化しないとみなせて、
連続の式が使えます。
r1≫r2の条件が満たされない場合は、使えません。

といった説明でどうでしょうか。
この中で納得できないことがあれば、また質問してください。
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この回答へのお礼

何度もすいません。

> ホースの先の詳細はこの現象の理解には不要です。
> 無関係ではありませんが。
> これは単にr2の大きさを変える効果しかありません。

と言うことは、ホース先端における損失は流速には関係なく、多少の損失があったとしても、それ以上にホースの先の直前の圧力が大きくなるため、結果的に速度を速める要因となっていると考えて良いのでしょうか?

お礼日時:2002/02/26 19:17

具体的な式をご希望のようなので、お示しします。



出口以外に損失がないとすれば、管路出口の流速は次の式で表されます。
 V=C×A0/A×√(2gH)
ここに、A0:管路の断面積、A:出口の断面積、C:流量係数(出口の損失を表す係数と考えて良いでしょう。)です。
A0×√(2gH)が一定ですから、VはC/Aで変化することになります。

例として、管路が直径Dの円形断面の場合を考えてみます。出口の開きがdの時、Aは次式となります。
 A=cos-1(1-2d/D)×D^2/4-(D/2-d)×√(d(D-d))
Cは実験的に求まる係数ですが、一般にd/D(開度といいます)の関数で表されます。ここでは、簡単のため、Cはd/Dに比例し、比例定数=0.85、すなわち、C=0.85×d/Dとします。
D=0.1mの時、d/Dに対するC/Aを計算すると次のとおりです。

  d/D=1.00 → C/A=108.225
  d/D=0.90 → C/A=102.750
  d/D=0.80 → C/A=100.954
  d/D=0.70 → C/A=101.323
  d/D=0.60 → C/A=103.653
  d/D=0.50 → C/A=108.225
  d/D=0.40 → C/A=115.894
  d/D=0.30 → C/A=128.679
  d/D=0.20 → C/A=152.025
  d/D=0.10 → C/A=207.950
  d/D=0.01 → C/A=639.422

開度を絞っていくと、最初はC/Aは減少しますが、絞るにつれて増加に転じ、開度が50%の時に全開の時と等しくなり、さらに絞ると急激に増大する(すなわち流速が大きくなる)ことが分かります。
つまり、開度を絞るにつれて、Cの減少割合(=損失の増加割合)よりもAの減少割合が大きくなり、流速が増大するというわけです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

この他に実験的な考えじゃなく、もっと理論的な考え方で損失が増えても流速が増す“要因”があれば教えてください。

何度も何度もごめんなさい・・・。よろしくお願いします!

お礼日時:2002/02/25 21:09

 同じような問題を


http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?qid=215543
でも考えています。この問題では水を供給する側の条件が
曖昧のままの回答になっていますが、本質問ではホースの
断面を絞った際の流量の増減をも含めて議論する必要があ
りそうです。

 損失がなければ確かにホースから出る水の流速は断面積
に関係なくタンクの水位から決まる値です。実際の流速は
これより小さくなり、それはどのような損失を受けるかに
よって決まります。損失の大きさは連続条件を使って速度
の場所毎の変化を見ることにより分かります。

 損失がどのような値になるかは流速の2乗にほぼ比例し
て、後は断面形状や流れの中での断面の変化量によって個
々に実験的な値が損失係数(流速によって変わらない)と
して決められているようです。
今回の場合は
・タンクの出口の断面変化
・ホースの壁面摩擦
・ホースの出口の断面変化
が考えられると思います。このうちホースの出口について
は断面の大きさを変えることができるので上で言えば損失
係数を変えられます。この損失係数は断面の変化が大きい
(ホースをすぼめる)ほど大きく従って実際の損失も同じ
流速に対して大きくなります。

 そこで損失をホースの出口までと出口に分けて考えます。
説明のため、取りあえず出口の損失を無いものとして考え
ます。また、断面を大きくした場合と小さくした場合の2
つのケースを考え同じ流速になるようタンクの水位が調整
された状態を考えます。

 この2つのタンクを比較すると、断面積の大小から出口
小の流量は出口大より小さくなります。この流量は連続の
条件からタンク出口、ホースの中を通して一定になります
のでその結果としてタンク出口、ホースの中での流速は出
口小の場合に相対的に小さくなります。従ってタンクの出
口、ホースの中での損失が出口小の場合に相対的に小さく
なります。このことはタンクの水位が断面大の場合に比べ
て断面小の場合には低くてよいことになります。そこで断
面小の場合のタンクの水位を断面大の場合と同じになるま
で上げると損失も増えて行きますが流量・流速も増えて行
くことが分かると思います。即ち水位上昇分のエネルギー
が速度と損失の両方に配分されながらも速度としては損失
を差し引いた残りの分上昇すると言うことです。このこと
は同じ水位なら断面を絞った方が流出速度が大きくなるこ
とを示しています。

 次に出口に損失がある場合ですが、この場合は上の考え
方に出口の損失分を補正すればよいと思います。即ち、上
で断面を小さくした場合に出口での流速が速くなることを
示しましたが出口に損失がある場合にはその損失分だけ大
きくなる筈の流速が抑えられます。どんどんすぼめて断面
の差が大きくなり出口の損失が大きくなって、出口に至る
まで(タンクの出口・ホースの中で)に節約された損失よ
り大きくなると、今度は逆に、流速は小さくなります。
 現実の場面でホースの断面を極端に小さくして行くと水
の勢いは衰えてくる事が経験されることからこのような損
失の逆転が実際に起こっていることが推測されると思いま
す。

まとめると、
・断面をすぼめるとホースの出口までと出口の流速が連続
 の条件によって変化する。
・出口までの断面は相対的に大きくなるので流速は相対的
 に小さくなる
・このような流速分布の再配分が全体としての損失の変化
 を生じさせる。
・この損失の変化により出口まででは損失が小さくなり逆
 に出口では大きくなる。
・すぼめ方を変化させるとこの損失のバランスによって最
 終的な流出流速が大きくなったり小さくなったりする。
・もちろん損失は常に存在するのでその分sqr(2gH)
 よりは小さくなっている。
と言えると思います。
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この回答へのお礼

丁寧な解説ありがとうございます。
これを具体的な式を用いて、表したいのですが・・・。

お礼日時:2002/02/25 17:43

「力学的な考え方」とおっしゃる意味が私には今ひとつわからないのですが、電気回路の考え方を使ったところがわからにくかったということでしょうか。

しかし、それですと単に、電位→圧力、電流→単位時間当たりの流量、インピーダンス→流れの抵抗、といった読み替えをすればいいだけのことのように思います。

もう少し、出来れば具体的にどのような説明が必要なのか、説明ください(ただ、難しい説明を要求されても私の力量を超えるかもしれませんが・・・)。あるいは、説明の中のどの部分がわかりにくいということでも構いません。
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この回答へのお礼

ホースの先をつまんだときもホースの内部の管摩擦は同じだから、異なるのはホースの先をつまむことによる急縮小損失ですよね?それは、有効流路面積、先端断面積が関係してくると思うのですが・・・。先端をつまむことで損失が大きくなることは間違いないですよね?でも、それを考慮すると、結局、速度が遅くなるような気がするのですが・・・。ということは、損失以外に何か速度を速める要因となる現象が起きているのですか?この急縮小損失が速度におよぼす影響をしりたいです。流量が減少するということは、連続の式は使えないですよね?

お礼日時:2002/02/25 12:13

|-----|


|     |
|     |
|     | 
|      =r1====r2 →I
└-----┘ 

一先ず、流速による圧力変化を無視し、電気回路のように考えます。
上の図で、r2はホースの先のインピーダンスで、r1はそれ以前にあるインピーダンスです。タンクの出口の圧力をV(~ρgH)とします。このとき流量Iは、
 I=V/(r1+r2)
となります。

(1)r1≫r2のとき
 I=V/r1
となり、以前のインピーダンスで流量はきまり、流量が決まったという条件のもとで、ホースを絞ることになりますから、断面積が小さくなるので流速が大きくなります。

(2)r1≪r2のとき
 I=V/r2
で、ホースの先のインピーダンスで流量は決まるようですが、ここで注意がいります。先に流速による圧力変化を無視しましたが、ホースの先のインピーダンスr2が非常に大きい場合はいいのですが、そうでない場合は無視できません。r2が十分小さい場合、ベルヌーイの定理が適用できて、流速は√(2gH)となります。判断の基準は、Vと流速による圧力変化との大小関係だと思います(ここは少し自信なし)。

こんな説明でどうでしょうか。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

できれば、力学的な考え方を教えてください。

お礼日時:2002/02/24 22:44

No.1のUmadaさんと結局はあまりかわらないと思いますが・・・



問題のようにホースの先をつまむと、出口流速は損失のために減少すると思います。で、減衰せずに増加するような気がするのは、以下のような経験があるからではないでしょうか。

水道のホースの先を絞ると出口流速は速くなりますね。水道の水圧は、高いところにタンクを設置することによって加えているので、問題と同じような気がします。しかし、この場合は、蛇口であらかじめ絞ってから、その後ホースの先で絞っています。この場合、蛇口の絞りによる損失が非常に大きく、流量はそれで大体決まります。流量が決まったという条件のもとで、ホースを絞ると、断面積が小さくなるので流速が大きくなります。

ですから、ホースの先より手前に損失のない条件でやれば、出口流速は損失のために減少すると思います。
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この回答へのお礼

ありがとうございます!

なんとなく、わかったのですが、これを式を用いて表すことはできないですか?

お礼日時:2002/02/24 00:50

流体力学を最後にやったのは10年以上前で、しかも専門でないのでしゃしゃり出る立場でもないのですが、こんな風な考え方ではいかがでしょうか。



ホースの先端をつまむと確かに損失が増えます。
出口速度をv, 出口面積をS, 流量をFとします。つまみ具合(厳密には開度などと呼ぶべきでしょうが)をxとします。xは無次元で0~1の値をとることにでもします。vやSはxの関数ですから
v(x)×S(x)=F
なわけですが、比例定数Fも管路全体の損失によって影響されますから、これもxの関数として
v(x)×S(x)=F(x)
と表すことにします。
さて、先端をつまんで面積Sを1/2にしたとします。損失によりFも少し小さくなりますが、もともとホースにもそれなりの圧力損失があるわけで、先端をちょいとつまんだからといって損失が急に2倍や3倍に増えて流量が1/2や1/3になるわけではないです。(10mくらいのホースに息を吹き込んでみる場合、先端がつままれていてもそうでなくても息を吹き込む苦労は大して変わらないですよね)
先端をつまんだことにより流量が例えば0.8倍になったとします。
v(x)=F(x)/S(x)
ですが、つままない場合に比べてFが0.8倍、Sが0.5倍ですからvは1.6倍です。Sの減り方に比べFの減り方が小さければ、先端をつまむことで流速vは大きくなることになります。(もちろんトータルの流量Fは小さくなってしまいますが)

あまり学問的でない表現ですみません。
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この回答へのお礼

ありがとうございます!

できれば、力学的な考え方も教えていただきたいのですが・・・。よろしくお願いします!

お礼日時:2002/02/24 00:53

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また、ウレタンホースの場合は接続部が竹の子ではなく、ナットで外側から押さえつける形式のナットカプラーを使う場合が多いです。

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チューブフィッティングはパイプ用の継手じゃなかったかな。
エアーホースの規格は各社独自でしょうけど、サイズ的にはほぼ同じです。
サイズをみる限り、お手持ちのエアーホースはごく一般的なウレタンホースかと思います。

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もっと空気量を必要とする場合(たとえばエアーピックとか、インパクトレンチなど)はゴムのエアーホースを使いますが、通常、内径12mm程度まででしたらエアーカプラーを使い、それ...続きを読む

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Q給水栓継手からの水漏れ

洗濯機の水の出が悪いので給水栓継手のネジを緩めてみたところ、給水栓継手が取れてそこから水が漏れだしました。

パナソニックの製品で、こちらのサイトにある動画通りに取り付け直してみましたが、まだ水漏れします。
http://csknowledge.panasonic.co.jp/app/answers/detail/a_id/98

蛇口に給水栓継手だけをつけた状態で水を出すと水は普通に下に落ちるのですが、継手の下の部分にホースをつなげると、継手の上の部分から水が吹き出します。

修理方法を教えていただけると助かります。

ところで、この給水栓継手というのは必要なのでしょうか?
洗濯の途中だったので給水栓継手なしで蛇口に直接ホースを刺して使用しましたが、洗濯は無事終了しました。あってもなくても良いようなものなのでしょうか?

Aベストアンサー

蛇口に取り付ける方法に問題があります。

1)ネジを(4本)共に緩め、蛇口から外します。

2)次に Bで示されているネジの有る部品を(左回しに)下げるだけ下げて置きます。

3).ネジのついている部品を(蛇口の端面まで)押し上げ、
ぶつかっていることを確認後4本のネジを均等に締める。
(奧側になるネジを前もって適度に締めて置くと楽かも知れません。)

4)Bを右に回し蛇口の端面にしっかり密着させます。Aと一体化する事になります。

5)更に ホースのついた接続用の部品、カッチとはめ込みます。
こんな状態で蛇口を開放し、水を流しても蛇口と4本ネジの所から
水が出なければOKです。

6)水が少しでも出るようなら さっきのB金具をもっと右に回します。
大体それで止まります。
しかし
堅くなりそれ以上 回ららず水が出る時は Bの中にあるO(オー)リングが
へたって薄くなっていて水止めが出来無いのかも知れません。
この時は 0リングを外し DIYで同じ物を購入し交換する。
又は MAKERから取り寄せます。

1)~5)の手順でお試し下さい。

Q管路の圧力損失

授業で管路の圧力損失をならったのですが,直管の場合には管摩擦係数が入っており(レイノルズ数の関数なので粘性の影響が加味されてますよね),理解できるのですが,管路入口や出口の損失では,形状によって損失係数が与えられ,流体の粘度が損失には,入っていないのですが,これはなぜでしょうか?粘度が高い流体ほど速度が同じ条件で考えた場合,縮小,拡大管での圧力損失は大きくなると思うのですが,この矛盾はどこからくるのでしょうか?
それでは宜しくお願いします

Aベストアンサー

目的が分かりませんので、実用上無視できないと言われればそうかも
しれませんが。

これらの式(係数)は実験式に相当するものと思いますが、実験式は
先人の作られた式が自分で使う範囲に合わない、ということで修正
されて、また新たに作られてきていると理解しています。
そんな中で長年これらの実験式が使われているということは、
それなりに合うということかと考えて、実用上無視できるのではと
申し上げた次第。水でも蒸気でも空気でもこの式は使われている
と思いますので。

バルブ(これは扱い難しいです)なども含んだ実際の配管系全体の
圧損から見ると影響度は小さい、ということで、あまり重要視
されていないだけかもしれませんが。

Q塩化ビニル管の異形継手について

こんばんは。
実家の1階屋外に散水栓が無いのですが、
上階へ向かう露出竪管の途中にバルブ(常時閉)を介して枝管かあり真っすぐ下方に
向け地面のやや上で切り放しの状態になっています、開ければ水は出ています。
恐らく水抜き管と想われますが竪管の方にもバルブが有り(こちらは常時開)
枝管のバルブを常時開にしても他に影響は出ないと考えています。
水抜き管を利用して2階バルコニーに全自動洗濯機を置きたいと考えています。
水抜き管は正確に測った訳ではありませんが恐らく20A(外形が26㎜)あるはずです。
ここに一般散水用家庭用のホースを緊結してその先は洗濯機用のホースと緊結して、
で洗濯機に給水したいと思います。
モノタロウで調べると一般散水用家庭用のホースの口径は内15外20、内18外23の
寸法しかありません。(工業系のものは太いのはありましたが)
ですからこの塩ビ管を20Aから13Aに絞って繋ぎたいのですが、
この切り放しの状態から素人が13Aに出来るような継手はあるのでしょうか?
ねじ切などは私には出来ないと思います。これが出来ないとホースの方を大きいものして、
そうすると今度は洗濯機ホースとの異形緊結が生じて来て?あれコチラの方が簡単かも?
いずれにしろ塩ビ管の異形継手とするか、ゴム系ホース同志の異形継手とするか?
どちらかが必要となります。ホームセンターで買えて素人にも出来るが条件です。
どちらか良いか、それとその継手材料を紹介して頂けないでしょうか?
では宜しくお願い致します。

こんばんは。
実家の1階屋外に散水栓が無いのですが、
上階へ向かう露出竪管の途中にバルブ(常時閉)を介して枝管かあり真っすぐ下方に
向け地面のやや上で切り放しの状態になっています、開ければ水は出ています。
恐らく水抜き管と想われますが竪管の方にもバルブが有り(こちらは常時開)
枝管のバルブを常時開にしても他に影響は出ないと考えています。
水抜き管を利用して2階バルコニーに全自動洗濯機を置きたいと考えています。
水抜き管は正確に測った訳ではありませんが恐らく20A(外形が26㎜)あ...続きを読む

Aベストアンサー

<家庭用のホースを緊結してその先は洗濯機用のホースと緊結して、
で洗濯機に給水したいと思います。

継ぎ手についてはもう回答がありましたので省略します。
とにかく現物で勝負ですが、片方が入れ込みで片方がねじのタイプもあります。
また、塩ビ管は専用の接着剤を使用しますが、接続の際パイプを奥までしっかりと差し込むことが重要です。

それはともかく、緊結はしっかりとしておかないと水圧に負けて途中で抜けることがあります。=専用のバンド金具もサイズの合ったものを使用してください。

Q円管の長さと流速の関係

円管上流からマスフローで質量流量一定で空気を流します.
すると円管が長くなるにつれて流速が低下していました.
(熱線流速計の出力が低下していました)
流量一定であるのに関わらず流速が低下するのはなぜですか?

本で(ベルヌーイなど)調べた結果円管内壁との圧力損失によってエネルギー損失が生じるため
運動エネルギーが減少し流速が低下すると考えましたが式で理解することができません.
私の調べた本には次のような式が出てきましたが,円管の長さが長くなるにつれて圧力損失が大きくなることは分かりますが,圧力損失が大きくなるにつれて流速も増加するという見方もでき,自分の考えと矛盾していることがしっくりきません.
どなたか円管の長さと流速の関係について式で説明してくだいますでしょうか?

配管抵抗式
P=λ・(L/d)・(ρ・U^2/2)
P[Pa]:配管抵抗(圧力損失)
λ:管摩擦係数
L[m]:管の長さ
d[m]:管の内径
ρ[kg/m^3]:密度
U[m/s]:流速

Aベストアンサー

どのような管路で計測しているのかわかりませんが、閉管路の中に送風機1台と計測器が2か所設置されているとしたら、管路の太さが一定で、長さを変化させた場合、送風機吐出部の質量流量と送風機吸込部の質量流量は一定です。
風速に関しては、送風機吐出部の圧力が高く、吸込部の圧力は低くなりますので、質量流量が一定の場合は、圧力×風速が一定値になるので、圧力が低い吸込部の風速が早くなり、吐出部の風速は遅くなります。
風速の測定点がどこかはわかりませんが、吐出部で測った場合は、管路の長さを長くした場合は、管路抵抗が増えるので、吐出圧は大きくしないと、質量流量を一定に出来ません。
質量流量が一定の場合は、吐出圧が大きくなるので、風速は遅くなっていきます。
吸込側の圧力は、基準圧力となるので、風速は変化しないはずです。
したがって、風速測定点の先の管路長さを変化させた場合は、管路を長くしていくと、質量流量が一定の場合は、風速は低下していく事になります。(風速測定点の圧力は、管路が長くなるにつれ、大きくしていく必要があります)
送風機吸込部を大気に開放して、送風機吐出部の風速を測定して、質量流量一定の制御を行った場合で、風速測定点の先の管路長を変化させた場合も、吸込部の圧力は大気圧、管路末端を大気解放すれば、充分に拡散した点は大気圧となるので、閉管路と同等と見なせます。
したがって、送風機吐出部の風速は、閉管路と同様の変化となります。(管路長が長くなるほど、風速は低下します)

どのような管路で計測しているのかわかりませんが、閉管路の中に送風機1台と計測器が2か所設置されているとしたら、管路の太さが一定で、長さを変化させた場合、送風機吐出部の質量流量と送風機吸込部の質量流量は一定です。
風速に関しては、送風機吐出部の圧力が高く、吸込部の圧力は低くなりますので、質量流量が一定の場合は、圧力×風速が一定値になるので、圧力が低い吸込部の風速が早くなり、吐出部の風速は遅くなります。
風速の測定点がどこかはわかりませんが、吐出部で測った場合は、管路の長さを長く...続きを読む

Q洗濯機用水栓とホースの接続について

現在マンションに住んでいますが、ベランダに水道がないので、
洗面所にある洗濯機用水栓からホースをつないでベランダまで水をひきたいのですが、
その件で質問させていただきます。

洗濯機用水栓には緊急止水弁がついており、
洗濯機の給水ホース継手はカチッと差し込めばすぐに使えるタイプのものです。
(プラスチックでカギのようなものがついているタイプです。)

購入したホースにはビス止め式の接続金具がついていますが、
このままでは使用できないため、その部分を他の部品と交換して使用できるようにしたいです。

自分なりにネットなどで探して接続できそうな継手を見つけたのですが、
「二層式洗濯機との接続に必要」と書いてあったり、
「全自動洗濯機には使用できません」と書いてあったりして、
ベランダ用のホースに接続できるのかがわかりません。

このような継手でも大丈夫なのか、他の部品が必要なのか、
どなたかおわかりになる方がいらっしゃいましたら教えていただけると嬉しいです。

何卒、よろしくお願いいたします。

(ちなみに、ホースの先には水流が切り替えられるハンドルがついています。)

現在マンションに住んでいますが、ベランダに水道がないので、
洗面所にある洗濯機用水栓からホースをつないでベランダまで水をひきたいのですが、
その件で質問させていただきます。

洗濯機用水栓には緊急止水弁がついており、
洗濯機の給水ホース継手はカチッと差し込めばすぐに使えるタイプのものです。
(プラスチックでカギのようなものがついているタイプです。)

購入したホースにはビス止め式の接続金具がついていますが、
このままでは使用できないため、その部分を他の部品と交換して使用できるように...続きを読む

Aベストアンサー

次のパーツの下の部品が利用出来るかも知れません。
=>http://www.ayahadio.jp/search/item.asp?shopcd=17341&item=4973987752636

ただ、緊急止水弁(カチッと継ぎ手)には利用出来ないかも知れませんので買う前に店頭で確認してくださいね。もっとも使える場合でもホースとの接続部にホースバンドで固く固定を忘れないようにしてください。

次善の策としてはNo.1さんが紹介されている全自動洗濯機用の給水ポンプ(最長は5mものがあります)を途中でカットしてホースジョイントで接続する手もありそうです。

Qモーター負荷が増大すると電流値が増大するのは?

 
モーターの負荷と電流値の関係は?
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/6607162.html

の質問を立てて回答をいただきました。
そこで、モーターの回転を妨げる方向の負荷が大きくなった場合、電流値は増大するは
仕事の量が増大するというのが、説明のひとつでした。

概念的(たとえば、P=I×V の考え方で、P が増大するためには、Iが増大するからだという説明だと思います。)にはそうだと思うのですが、ミクロ的な電気の基本で考えると腑に落ちません。

それでは、V=I×R の考え方ではどうなるでしょうか?

電圧 V は、変わらないので、電流 I が増大するのは、抵抗 R が減少するからでしょうか?
モーターは、鋼材をコイルで撒いて電磁石を作っています。
その磁力をつかって回転力を作っていると思いますが、コイルに流れる電流が増大するのが、V=I×R の式から腑に落ちません。

説明していただけると、嬉しいです。
よろしくお願いします。

電気は詳しくないので、誤った理解、不足の情報があれば補足・訂正いたします。
 

Aベストアンサー

オームの法則についてですが、交流回路でコイルやコンデンサーを含む回路の場合、単純に抵抗として考えたのでは成り立ちません。これは交流回路では電流が必ずしも電圧と同じタイミングでは流れないからです。例えば、ひとつのコイルがあるとして、この直流抵抗をテスターで測って、一定の電圧を掛けたときの電流の値を測ったとき、直流では計算どおりになりますが、交流では計算値より少ない電流しか流れません。そして交流の周波数が高くなるほど電流はへっていきます。コイルにはこのような性質があります。従って、コイルを含んだ回路では単純に抵抗としては計算しません。インダクタンスという値を使い、周波数に応じた抵抗値を持つ抵抗として計算します。ある周波数での実際の抵抗値で計算すればオームの法則は成り立ちますが、周波数やコイルの持つインダクタンスによって変化するのでV=I×Rという式は用いません。モーターの場合はこの周波数にあたる部分が回転によってコイルが切り替えられる回数にあたります。

オームの法則が成り立たないという表現はちょっと言葉が足りない感がないでもありませんが、交流回路や、コイルに対してのスイッチングが行われる回路では、単純に直流抵抗で考えても正しい結果は得られません。これをさして言われた言葉であると考えるべきでしょう。

また、コンデンサーを含んだ回路も直流の考えではまったく成り立ちません。コンデンサーは直流電流に対しては、コンデンサーの容量と電流によって決まる時間だけ電流が流れて、それ以降はまったく流れなくなります。従って、これも単純にオームの法則を当てはめることは出来ません。テスターである程度大きな容量のコンデンサーの抵抗値を測って見ると判りますが、つないだ瞬間はほぼ0Ω近くの値を示しますが、時間とともに値が大きくなってしまいますので測ることすら出来ません。コンデンサーはコイルとは逆に周波数が高くなるほど抵抗値が小さくなる性質があります。

電気回路図などを見ると、コイルの値を示す単位としてΩが用いられることはなく mHやμH(ミリヘンリー・マイクロヘンリー)等という単位が用いられていますし、コンデンサーは μFやnF(マイクロファラッド・ナノファラッド)等という単位が用いられています。これは電圧と電流の関係に時間という要素が加わり、単純な抵抗のように表すことが出来ないからです。

また、交流回路では位相という問題もかかわってきますが、これは、コイルやコンデンサーなどの素子についてしっかり理解したうえで無いと説明自体に無理がありますので割愛します。

交流回路やコイルやコンデンサーに対してスイッチングを行う回路は直流回路と同じ考え方は出来ないということです。しかし、コイルに発生する逆起電力や電流の遅れ、コンデンサーに発生する電流の進みや、静電容量を加味した数値で計算すればオームの法則と矛盾することはありません。モーターの場合、直流モーターであってもコイルに対するスイッチングが行われるうえに、磁界の中をコイルが動いているという複雑な要素があるため、それらを加味して計算しない限り正しい計算は出来ませんし、交流モーターではコイルに与えられる電流が交流ですので、この時点で直流回路の計算は成り立たない上に、磁気回路の渦電流などの影響も考慮しないと正しい計算結果は得られません。

従って、質問者が行ったV=I×Rとう式ではそれらの要素がまったく考慮されていないので、単純な抵抗のみ回路でしか成り立ちません。

オームの法則についてですが、交流回路でコイルやコンデンサーを含む回路の場合、単純に抵抗として考えたのでは成り立ちません。これは交流回路では電流が必ずしも電圧と同じタイミングでは流れないからです。例えば、ひとつのコイルがあるとして、この直流抵抗をテスターで測って、一定の電圧を掛けたときの電流の値を測ったとき、直流では計算どおりになりますが、交流では計算値より少ない電流しか流れません。そして交流の周波数が高くなるほど電流はへっていきます。コイルにはこのような性質があります。従...続きを読む


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