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こんにちは。
参考書等にはオリフィスは流量を計る時に使用するとありますが、配管設計をするときには流量制御などに使うこともできますか?またオリフィス上流下流の差圧から流量を求めるとありますが、流れが正常に戻った下流では上流と同じ圧力、流速になるのでしょうか。(下流の配管径を上げたら圧力は上がり流速は下がる?)
以上宜しくお願いします。

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A 回答 (1件)

オリフィスは配管系統におけるスロットルですね。


これを使用する場合は配管口径が大きく圧力差がでかい時ですね。
それ以外は流量制御弁によりコントロールします。
他には仕切り弁の弁体自体に穴を開けてコントロールする場合もあります。
圧損は過大な流量がない時はほぼ配管系等では同じですが流速が大きくなれば圧力が低下するのは衆知の事実です。
流体の種類にも寄りますが重油系統ではオーバル流量計で測定します。

http://www.oval.co.jp/products/oval.html

参考URL:http://knock.t.u-tokyo.ac.jp/lecture/hiroshima_u …

この回答への補足

ご回答ありがとうございます!
基本的にはオリフィスは穴径の調整によって配管系統の必要に応じた圧力値にする減圧の為に使用するという解釈でよろしいでしょうか?また参考資料にもありますようにオリフィスの下流で元の圧力に戻らないのはオリフィスでの圧力損失であり、逆に言うと圧力損失を利用して減圧する装置として使われているという解釈でよろしいでしょうか?また私の質問にもありますようにもしオリフィスの下流でもとの圧力に戻したいときはどのようにするのが一般的でしょうか。
以上宜しくお願いします。

補足日時:2006/07/01 19:41
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Qオリフィスとはどういう物なのでしょうか?

お世話になります。
ある装置の図面で配管図というタイトルの付いた図面を頂きました。
その図面内に下記のような部分があったのですが
これはどういった物なのでしょうか?

●15Aの配管と15Aの配管の間にユニオンのような物が書かれており
そのユニオンのような物を矢印で指して『オリフィス φ4.5』
と書かれています。
●また。別の部分には
フランジとフランジの隙間10mmの部分を矢印で指して
『オリフィスφ5.0』と書かれていました。
(手元に図面がないので正確ではありませんが10mm以下の隙間であったと思います。)

フランジとフランジの間にあるのでガスケットの種類か名前?と、
考えたりしたのですが、
↑の考えだとユニオンのように見える方が違うような気がします。
このオリフィスという物はどのような形で
何ををする物ための物なのでしょうか?
画像など・商品・説明などのURLページもご紹介頂けると助かります

回答よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

オリフィスとは小孔と訳されます。流量計などに使われたり、負圧を利用して吸引する装置などにも使われます。その部分だけ管径の細くなった所と解釈するのが一般的です。
また単に小さい穴に流体を通すその部分をオリフィスと言うこともあります。

参考URL:http://keiso-cube.com/proguide/proguide_oil2.php

Qオリフィス流量計算について

オリフィスの一次側圧力とオリフィスの穴径が分かっていて、二次側が大気開放になっている場合の流量を計算したい時Δpは一次圧力として計算してもよいのでしょうか。参考書等を見ると計算に使用する二次側圧力はオリフィス直後の圧力で大気圧より低くなるように思うのですが。。

Aベストアンサー

計算して良いと思います。

>大気圧より低くなるように思うのですが。。とは、
1次圧>オリフィス<2次圧(大気開放) ってことで
オリフィス直後「真空?」→流れが無い。
机上計算後、実測されるとなると、オリフィスだけでなく、各損失も考慮されたほうがよろしいかと思います。
参考になるかどうかわかりませんが、オリフィスIN/OUT部でも損失あります。

参考URL:http://www.tomoeshokai.co.jp/tec_info/other/calculation.html

Q圧力損失とは 

圧力損失について色々検索し調べましたがいまいち分かりませんのでご教授下さい。

供給圧力が一定と仮定した場合
流れる流量と圧力損失(配管長さ)の関係を教えて下さい。
配管径は同じ、配管は水平です。

イメージですが、
圧力損失が増えると流量が多く必要となる。
→配管長さが長いと圧損が大きいので流量が多い。
配管が短いと圧損が小さい→流量が少ない。

以上のイメージから配管を長くすればするほど必要流量が大きくなる。
ポンプの性能で最大流量が決まっているので、ある長さから必要な流量をまかなえなくなる。
そのため、それ以上の長さになると流体は配管の途中で止まってしまう。
こういうことは本当にあるのでしょうか?

長くなりましたが、1.流量と圧力損失の関係、2.上記の理解で正しいかどうかご教授下さい。

Aベストアンサー

全水頭H=供給圧力一定とした場合
全水頭Hは
H=損失水頭+速度水頭=一定

圧力損失が増えると流量が多く必要となる。
圧力損失が増えれば、流速=流量は減る。
(多く必要となる=設計者の意思?)
→配管長さが長いと圧損が大きい
ので流量が多い。=>流量は小さい
配管が短いと圧損が小さい→流量が少ない。=>流量は多い

以上のイメージから配管を長くすればするほど必要流量が大きくなる。
必要流量=だれが必要としているのか?

→配管を長くすれば、圧損がふえ、流量が減る。

ポンプの性能で最大流量が決まっているので、ある長さから必要な流量をまかなえなくなる。
それ以上の長さになると流体は配管の途中で止まってしまう。
流速が減ると損失の減るので単純ではないが大まかには正しい。

Q【流体】オリフィスの流出係数について

(1)流出係数とその近似式は実験値からきていると思いますが、
 JIS Z 8762にあるC=0.5961+0.0261β^2~(略)
 等は何か代表的な文献からきているのでしょうか?

(2)β=d/D(d:絞り後の径、D:管路径)の適用範囲について、
  0.05≦β≦0.64
 等の制限がありますが、βが0.64~1の流出係数が乗った文献をご存じだったら教えて下さい。
 (~0.64までが適用範囲なのが、実験した範囲がそこまでなのか、何か別の理由があるか分からないので)

(3)β=d/D=1の場合、流出係数α=1でしょうか?

Aベストアンサー

読んでいるJISが古いような....

>βが0.64~1の流出係数が乗った文献をご存じだったら教えて下さい。
JIS Z 8762 の2007版。 βが0.75まで。

>流出係数の元文献
JIS Z 8762 の2007版  の最後尾に文献名が出ています。
http://kikakurui.com/z8/Z8762-2-2007-01.html

>β=d/D=1の場合、流出係数α=1でしょうか? (流出係数はC、縮流係数はα。何か混乱してる。)
β=d/D=1のときには差圧が発生しないので、JIS Z 8762の目的(=流量測定)は不可能になります。
β=d/D=1の数値としては、
そもそもオリフィスではなくて普通の直管の一部になってしまうので、理論上は
C=無限大 α=1。

流量の算定式をよく見てください。
q=C/(1-β^2)×......
となっているから、ゼロでの割り算が生じているので、Cの値が何であれ、流量の算定は不可能です。

※βが大きいと、圧力が小さいことになるから、実用上、流量測定が不可能。
 ゆえにβの値には上限があります。

読んでいるJISが古いような....

>βが0.64~1の流出係数が乗った文献をご存じだったら教えて下さい。
JIS Z 8762 の2007版。 βが0.75まで。

>流出係数の元文献
JIS Z 8762 の2007版  の最後尾に文献名が出ています。
http://kikakurui.com/z8/Z8762-2-2007-01.html

>β=d/D=1の場合、流出係数α=1でしょうか? (流出係数はC、縮流係数はα。何か混乱してる。)
β=d/D=1のときには差圧が発生しないので、JIS Z 8762の目的(=流量測定)は不可能になります。
β=d/D=1の数値としては、
そもそもオリフィス...続きを読む

Qオリフィス菅の流量係数の求め方

オリフィス菅の流量係数の求め方を教えて頂けないでしょうか?
流体の本では

Q=C・A√(2/ρ*ΔP)

Q:オリフィス菅を流れる流量、A:オリフィス面積、
ρ:流れる流体の密度、ΔP:オリフィス菅の上流と下流の差圧

と書かれて、流量係数:Cは0.6と近似して求めるとありますが、この流量係数を、レイノルズ数や流速から求める方法、計算式はあるのでしょうか?

また、オリフィス菅の管摩擦係数の求め方も教えて頂けないでしょうか

Aベストアンサー

前半だけ。
ないです。経験値ですから。

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流量計算方法

横に配管してある内径100ミリの水位が半分の50ミリのときで、流速が3m/sの時の流量を求める計算はどんようにすれば良いのでしょうか。よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

こんにちは
流量=断面積×流速

断面積(A)は、水位が半分なので、ちょうど半円の面積となりますよね。
よって、
A=50mm×50m×3.14×(1/2)
 =0.0039m2

これより、流量(Q)は
Q=A*V
 =0.0039×3
=0.0117m3/s
=(702L/min)

となります。

※上記は単純計算です。
 配管内が半充水ということは、排水管かなにかでしょうか?
 おそらく勾配もついているのではないでしょうか?
 こうなると、もっと複雑な計算となります。
 (マニングの式というものを使います)
 ご確認ください。
 

Q回転数と流量、揚程、動力の関係について

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?
Hは揚程そのものだし、回転数と流速Vは上記1から分かるように比例です(この比例計数も分数で消えてしまうことが理解できますか?)。
  (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。

 (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...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

Q連続の式とオリフィス。

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。

Aベストアンサー

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。


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