痔になりやすい生活習慣とは?

基本的なことですみません。
今、遠心渦巻きポンプの転用を考えています。

転用によって流体密度が大きくなるのですが、この時Q-Hの性能曲線はどうなるのでしょう?

A 回答 (1件)

課題の丸投げは、禁止されていて、それにこたえることも禁止されていますので、まず、あなたが、すべきことだけ述べます。


流体力学や、ポンプ工学の本に、式が載っています。それらの式から、推測できると思います。

この回答への補足

すみませんでした。丸投げと思われても仕方がない質問の仕方でした。
私の考えでは下のように考えてます。

性能曲線のHは水ヘッドで作成されてるので、性能曲線自体は変わらない。
ただ、水ヘッドへの換算は、ポンプ吸吐の差圧をΔP[m]、液密度をρ[kg/m3]とすると、
H=ΔP/ρ
なので、流体を変更しても水ヘッドは変わらないため、密度の大きい流体を使うと、流体密度に比例してポンプの吐出圧は上がる。

この考え方はあっているのでしょうか。

補足日時:2007/06/20 06:00
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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、

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(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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Qポンプの必要動力の計算について

私はポンプの必要動力の計算は、エネルギー保存則より、密度×重力加速度×全揚程×吐出体積流量÷ポンプ効率と覚えていましたが、上司より流量×全揚程÷6120×効率と言われ、6120の根拠はなにかと質問され答えにつまってしまいました。後記の式は単位がkwなので、ρgHQの計算式で考えると係数は6.120となるわけですが、係数の根拠はどこからきているのでしょうか?
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水動力は L1=(液体比重量{kg/立米}*吐出量{立米/min}*
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3相電動機の消費電力の求め方について質問です。

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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。
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MKSとcgs系の記号の区別が紛らわしいのでご注意下さい。

〔MKS(m,kg,s)系の場合〕
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ここで、m=(10^2)cm、N=(10^5)dyn であることを使うと、
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Qモーター式ポンプの電力使用量の算出方法?

モーター式ポンプの電力使用量を算出する場合にたとえば5kwのポンプだったら単純に時間当たり5kw電気を使用するという事なのでしょうか?

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KWは電力を示すますが、電力とはその瞬間の瞬時値を示しています。これとは別に電力量(kWh,キロワットアワー)という積算量の単位があり、これは、kW×時間 で計算できます。したがって、5kWの電力を24時間使い続ければ5×24=120kWh という計算です。電力会社に払う電気料金は、kWhで計算されます。
次に、kWは電力といいましたが、実は動力の単位でもあります。
モータで5kWというのは、定格値と呼ばれているもので、そのモータが出せる最大の出力です。モータとしては、入力(電力)と出力(動力)があり、モータの定格値は出力の動力を示します。電力を入力しても、そのエネルギーがすべて動力になるわけではないので、動力を5kW出すためには6kWくらいの電力が必要です。(1kWの損失は熱などになる)
ただし、ポンプとモータを組み合わせる際には、余裕を持ったモータを必ず選定するので、実際の消費電力は5kW以下だと思います。
さらに、消費電力はポンプの使用状況により左右されます。ポンプが最大能力を発揮していれば、5kWぐらいの電力を使うことになりますが、ポンプの能力自体も余裕を持って選定されるはずですので5kWまでいくことはまれでしょう。
以上から、実際の消費電力は、電流および電圧を計測して電力を計算するしかありません。ちなみに、
電力(交流の場合)=電圧×電流×モータ力率(一般的に0.8) です。
これ以上興味がおありであれば、追加質問してください。。

KWは電力を示すますが、電力とはその瞬間の瞬時値を示しています。これとは別に電力量(kWh,キロワットアワー)という積算量の単位があり、これは、kW×時間 で計算できます。したがって、5kWの電力を24時間使い続ければ5×24=120kWh という計算です。電力会社に払う電気料金は、kWhで計算されます。
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Qポンプの性能曲線で

ポンプのカタログをみてて思ったんですが、流量が上がるにつれ揚程がさがりますが、それは何故なのでしょうか?直感で考えてもイメージがつかないので、数式や原理を紹介したURL等教えていただけないでしょうか。よろしくお願いします。

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>同じものを使えば吐出量や回転数をいじっても常に動力は一定なのですか?

ポンプ性能曲線に動力曲線も描かれているのがあるのですが、ご覧になったものには無かったようですね。

まず、吐出量を極端に絞った場合は、ポンプの種類や特性にもよりますが、若干消費動力が下がります。

次に回転数ですが、何によって回転数を下げるかに依ります。減速機のようにメカ的な物で下げても消費動力はあまり下がりませんが、インバータで下げると回転数の3乗に比例して下がることになります。
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例えば回転数を50%にすると、消費電力は
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インバータは省エネになる!というのはこれが理由なんですね。

Q電力の単位KWとKVAの違いと換算方法

単位KWとKVAの違いが分かりません。どっちも電圧E×電流Iじゃないんですか?換算方法とかあれば教えてください。

Aベストアンサー

KWはその装置の消費する本当のエネルギーで有効電力と呼ばれます。
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かけたもので皮相電力と呼ばれています。

皮相電力[kVA]から(有効)電力[kW]への換算は、
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でこの力率は電流の位相と電圧の位相が完璧に一致している抵抗のような負荷の場合は1になります。
逆に,コイルやコンデンサ成分のあるような負荷(モータなど)は位相がずれるためにこれより小さく(普通0.8くらい)になります。
なぜこのような2通りの表現があるかというと,皮相電力が規定してあると電流絶対値が決まりますので,必要なブレーカの容量,電線の太さなどが決まります。
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Q耐圧試験と気密試験

耐圧試験を行った後でも気密試験は行う必要があるんですか?

僕の調べた情報では
耐圧試験の試験圧力は 液体の場合 常用圧力の1.5倍以上
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気密試験の試験圧力は       常用の圧力以上

圧力的には耐圧試験で気密試験圧力を満たせるのかなと思います。

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気密試験は         10分以上

耐圧試験を10分以上やれば気密試験の必要が無い気がするのですが?
教えてください。

Aベストアンサー

それぞれの試験の目的が異なります。
耐圧試験は、想定される最大圧力がかかった時、強度が充分でそれに耐えうるか、
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気密試験は、想定される最大圧力の下で、気密性が充分保たれるかを調べるもの
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何を対象にするかによりますが、耐圧試験だけでは、小さな漏れは確認できませんし、
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Q気体の動粘性係数(動粘度)について

 いまいち流体力学のこと分かってない者からの質問です。
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 よろしくお願いいたします。
以上

Aベストアンサー

気体が何かで違うと思いますが、空気の場合、かなり広い圧力範囲で、粘性係数は一定とみなしていいようです[1]。ただし、密度は圧力依存があるので、動粘性係数には当然圧力依存があります。

参考資料 [2] によると、気体の粘性係数が圧力依存性を持ってくるのは数百気圧レベルだそうです。空気は大気圧でほとんど理想気体なので、圧力の低いほうは全く問題なく大気圧の値で良いと思います。参考資料 [3]-[5] にも粘性係数の圧力依存はないと書かれています。

[1] 「機械工学基礎講座 粘性流体の力学」 理工学社
[2] No.5762 http://www.fnf.jp/bbs3/mbbs.cgi?mode=all&page=02
[3] 粘性係数ηの性質 http://www.nucleng.kyoto-u.ac.jp/people/ikuji/edu/vac/app-A/viscos.html
[4] 6.1. 液体の粘さ http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/bukka/member/yyosuke/lclec_text/chemliq04_c06.htm
[5] 雲、砂嵐 編 http://planet.jpn.org/planet/mars/air/mars-air.htm

気体が何かで違うと思いますが、空気の場合、かなり広い圧力範囲で、粘性係数は一定とみなしていいようです[1]。ただし、密度は圧力依存があるので、動粘性係数には当然圧力依存があります。

参考資料 [2] によると、気体の粘性係数が圧力依存性を持ってくるのは数百気圧レベルだそうです。空気は大気圧でほとんど理想気体なので、圧力の低いほうは全く問題なく大気圧の値で良いと思います。参考資料 [3]-[5] にも粘性係数の圧力依存はないと書かれています。

[1] 「機械工学基礎講座 粘性流体の力学」 理工...続きを読む

Q熱伝達率について

熱伝達率について調べると、流れている空気の場合、11.6~290.7w/(m^2・k)とありますが、下記の条件の場合の熱伝達率は概算値でけっこうですので、分からないでしょうか?
表面積0.03m^2の円筒物、温度80℃、重量2kg、物質の密度7.874×10^3kg/m^3、体積0.256×10^-3m^3、比熱461J/(kg℃)
1540mm×2700mm×300mmで囲われている室内で、周りの雰囲気温度17℃、室内には17℃の空気が2.5m/secで流れている状態内に、80℃の物体が置かれている。
熱伝達率は、レイノルズ数とプラントル数などにより定義され、実験値や複雑な計算が必要と思われますが、やり方の方向性が知りたいための熱伝達率なので、大体の数値でいいので、教えて頂けないでしょうか

Aベストアンサー

「対流による物体の冷却後の温度」でお答えした inara1 です。
Re や Pr をご存知なのでちゃんとしたお答えをします。

以下に計算方法を書きますが、熱伝達率は 35 ~78 [W/m^2/K] となりました。この値からワークの温度変化を計算すると、20秒間に76.9 ~ 78.6 [℃] に下がることが分かりました。

【確認】
円筒物とは中がつまった円柱のことですね?
ご質問のワークの体積と表面積から円柱の直径 R と長さ L を計算すると、以下の2通りの場合がありますが、(1) のほうですね。(2) だと円板になりますので。
   (1) R = 0.0367 [m]、L = 0.242 [m]
   (2) R = 0.116 [m]、L = 0.0242 [m]

【円柱外部を冷却するときのNu数】
円柱を強制空冷する場合、空気を円柱軸に沿って流す場合と円柱側面に冷気を当てる場合では Nu(ヌセルト数)が異なりますが、普通は円柱側面に冷気を当てると思いますので、その場合の実験式は次のようになります。
   Nu = C*Re^n*Pr^(1/3) --- (1)
Re はレイノルズ数、Pr はプラントル数で
   Re = u*R/ν --- (2)
です。u [m/s] は冷気の流速、R [m] は円柱の直径、ν [m^2/s] は冷気の動粘性係数です。Pr と ν の値は、冷気温度と円柱表面の温度の平均温度での値を使います。Pr と ν の温度依存は[1] で計算できます。

【Nu数の実験式】
C と n は定数で、Re の値によって以下のような値をとります [2]。
     Re         C    n
   40~4000     0.683 0.466
   4000~40000   0.193 0.618
   40000~400000 0.0266 0.806
冷気温度と円筒表面の温度の平均温度が 20℃~80℃の範囲にあるとき、[1] を使って動粘性係数 νを計算すると、3.3×10^(-6) ~ 9.5×10^(-6) [m^2/s] なので、R = 0.0367 [m]、u = 2.5 [m/s] の場合のレイノルズ数は、式(2)で計算すると Re = 9703(20℃)~27500(80℃)の範囲になります。したがって、C と n の値は C = 0.193、n = 0.618 を使えばいいことになります。Re = 9703~27500 に対する Nu は、式(1)で計算すると 50~95 の範囲になります。

【熱伝達率とNu数の関係】
一方、Nu と熱伝達率 h [W/m^2/K] との関係は、円柱の場合
   Nu = h*R/kf
で表わされます。kf は冷媒(空気)の熱伝導率 [W/m/K] です(円柱の熱伝導率と区別するために f をつけます)。空気の熱伝導率の温度依存は [3] で計算すると、冷気温度と円筒表面の温度の平均温度が 20℃~80℃の範囲にあるとき、kf = 0.026 ~ 0.030 W/m/K の範囲になります。したがって、R = 0.0367 [m]、u = 2.5 [m/s] の場合の熱伝達率 h は
   h = Nu*kf/R = 35 ~78 [W/m^2/K] --- (3)
となります。これは質問文にある空気の熱伝達率の範囲に入っています。

【熱伝達率と円柱温度の関係】
考えている円柱は細長いので、内部の温度分布は一様とみなせます [4]。その場合、円柱が一定の熱伝達率で冷却されたときの円柱温度 T [℃] の時間変化は次式で表わされます。
   T = Tc *( T0 - Tc )*exp{ -h*A*t/( ρ*cp*V ) } --- (4)
で表わされます。Tc は冷気温度 [℃]、T0 は円柱の初期温度 [℃]、S は冷却面積(円柱側面の表面積) [m^2] 、t は時間 [sec]、ρは円柱の密度 [kg/m^3]、cp は円柱の比熱 [J/kg/K] です。したがって、 Tc = 17 ℃、T0 = 80 ℃、S = 0.03 m^2、ρ = 7874 kg/m^3、cp = 461 J/kg/K 、V = 0.256×10^(-3) [m^3] のとき、冷気にさらされてから 20sec 後の円柱温度 T20 は以下のようになります。
   T20 = 76.9 ~ 78.6 [℃] --- (5)
これは ANo.1 での概算計算結果
   Tout = 75.9 [℃]
とほぼ同じです(やはり意外に冷えません)。

この計算はクーラのダクトから17℃の冷気が複数の円柱にまんべんなく当たっている場合ですので、ワークの配列によっては結果が違ってきます(これより冷えることはありませんが)。クーラの冷却能力を倍にした場合は、風速を倍の 5 [m/s] にすればいいはずです。式(4)で冷却時間をもっと長くしてみればどれくらいまで冷えるか計算できますが、ワークが冷やされてくると冷気との温度差がなくなっていくので、熱伝達率が一定でも、単位時間に奪われる熱量が減ってくるので、だんだん温度の下がり方が鈍くなります(式(5)で時間を変えて計算してみると分かります)。

空気の動粘性係数 ν や熱伝導率 kf、それらから計算される Re数やPr数、Nu数は、厳密には円柱温度と冷気温度の平均値での値を使わなければなりません。具体的な計算手順は、最初に、円柱温度を75℃くらいと仮定して、その温度と冷気温度の平均の46℃での物性値を使って計算し、出てきた円柱温度と冷気温度の平均温度を使って空気の物性値を補正し、また円柱温度を計算するということを繰り返せば、最終的な円柱温度が出てきます。しかし、式(5)の温度範囲は、冷気温度と円柱表面の温度の平均温度が 20℃~80℃とした場合の値なので、最終的な円柱温度の値は式(5)の範囲に入っているはずです。

【補足】
[1] 1気圧の空気の Pr 数はと動粘性係数 ν は、室温付近では次式で近似されます。
      Pr = 0.713 - 0.0002*t
      ν = 1.296×10^(-6) + 1.02×10^(-7)*t
   t は空気の温度 [℃] です。
[2] 谷下市松「伝熱工学」裳華房(1986)p.142.
[3] 1気圧の空気の 熱伝導率 kf [W/m/K] は、室温付近では次式で近似されます。
      kf =0.0243+0.0000741*t
   t は空気の温度 [℃] です。
[4] 円柱の体積を V [m^3]、冷却面積(側面)を A [m^2]、円柱の熱伝導率を k [W/m/K]、熱伝達率を h [W/m^2/K] としたとき
   h*V/( k*A ) < 0.1
を満たせば内部の温度分布は一様とみなせます。炭素鋼(S53C)の熱伝導率の値はWebでは見つかりませんでしたが、資料 [2] に出ている炭素鋼の値は 54 W/m/K( 0.5C以下)~36 W/m/K(1.5C)なので、45 [W/m/K] くらいとすれば、この場合、Nu = 50~95、V = 0.256×10^(-3) [m^3]、A = 0.03 [m^2] なので、h*V/( k*A ) = 0.0095~0.016 < 0.1 となって条件を見たします。谷下市松「伝熱工学」裳華房(1986)p.83.

「対流による物体の冷却後の温度」でお答えした inara1 です。
Re や Pr をご存知なのでちゃんとしたお答えをします。

以下に計算方法を書きますが、熱伝達率は 35 ~78 [W/m^2/K] となりました。この値からワークの温度変化を計算すると、20秒間に76.9 ~ 78.6 [℃] に下がることが分かりました。

【確認】
円筒物とは中がつまった円柱のことですね?
ご質問のワークの体積と表面積から円柱の直径 R と長さ L を計算すると、以下の2通りの場合がありますが、(1) のほうですね。(2) だと円板になりますの...続きを読む


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