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高圧縮のコンプレッサーで、出来るだけ高圧空気を作り、完全に直線に作ったパイプに通す・・・・・
・・・いくら高圧にしても、空気が音速を超えて流れる事はありませんが、なんで超えないんでしょうか?

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A 回答 (13件中1~10件)

三度お邪魔します。

No,3,8,10です。

納得していただいたと言うことで、手の混んだ絵を入れていただきこちらこそ恐縮します。

そうですね。空気に変化を与えようとしているものがコンプレッサである限り、そう言う形での空気の移動(変化)となります。
コンプレッサからは、あくまで空気の「膨張」と言う結果しか生むことができません。
風洞とかジェットエンジンなどの例が出ていますが、エネルギーの総量から見ても明らかに矛盾を生じますし、本来条件を与えられてすぐに判断できるものです。(コンプレッサと言う条件です。)
コンプレッサからは、「密」である空気を、「粗」にするエネルギーしか持ち合わせていませんので、密を粗にすると言うことはすなわち、音が伝わる速さを決して超えるエネルギーは発生しません。

風洞はあくまで空気の相対的な運動であり、ジェットエンジンについては噴流を出すために熱エネルギーを使っています。
しかしコンプレッサは、圧縮した空気がただ単に膨張するだけです。空気そのものに運動エネルギーを一切与えておらず、そう見えるのは、膨張する際の動きがそう見えるだけで、圧力と体積の積に変化はありません。ただ単に圧力が上がっただけのものを容器に閉じ込め開放したに過ぎません。
つまり、空気の「密」と「粗」を伝播する以外のエネルギーは持っていないわけです。

ちなみに「熱」のことを書かれている方もいますが、「熱」を考慮すると、この結果に拍車を掛ける結果となり、今回のご質問の回答には考慮する必要はないと考えます。
空気に運動エネルギー(ジェットエンジンのように「熱」など)を与える要因がない以上、コンプレッサから出る空気はパイプの中で行う現象としては、「粗」と「密」の伝播しかなく、これは「音」が伝わる現象と一致するため、「粗」と「密」の伝播は音速を超えないのです。

ちなみにもう一つ。ジェットエンジンのファンやプロペラの外周の速度が音速を超えると、衝撃波が発生して効率が著しく低下しますが、この現象も空気の「粗」を「密」にする伝播速度を超えてしまうために、「粗」な空気を「密」にできなくなるために起こる現象です。
ですからジェットエンジンが回転する機構を持つ限り、ファン(圧縮機)の入り口からタービンの出口まで、超音速機のエンジンであっても決して音速を超える流れはありません。ダクトとノズルの形状でうまくサイクルが回る工夫がされています。(Web上で確認してみてください)

与えられた命題が「コンプレッサ」ではなく、「ジェットエンジン」でパイプに空気を送るとなれば、音速を超えることも当然可能になります。なぜなら、もはや空気の「粗」と「密」の伝播ではなく、パイプの入り口より明らかにエネルギーが注ぎ込まれていますので、粗密の伝播速度を超えることが可能なのです。
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ジェットエンジンだってコンプレッサーで圧縮をしてから膨張させています

この回答への補足

ジェットエンジンは、私の質問とちょっと違います。
正確に説明するのは難しいですが・・・mazeranさんの
回答を読んでいただけますか?

補足日時:2009/01/02 23:07
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>ポン菓子は音速を超えているんですか?



どこに音速を超えてると書いてある?

>無責任な回答はやめてください
明らかな「間違った記載」をしています。

>膨張断熱
性格は問題視しないとして、
エントロピーの概念から言うと致命的な欠陥かもしれません。
熱断過程にありません。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%96%AD%E7%86%B1% …

こう言う見方で質問内容に沿った回答をしています。

この回答への補足

”ベルヌーイの定理で、圧力が下がった事をおっしゃりたいんだと思います。ではそれに負けないくらいの高圧コンプレッサーを使用すれば、音速を超えられると言う事でしょうか?”
↑これについてはどうなんでしょうか?

音速を超えるんでしょうか?超えられないんでしょうか?
私の質問はこの1点です。他の回答者さんは質問に沿った回答をしていると思われます。
私の理解不足であれば、もう少し砕いて説明をしてください。
また、回答に自信があり、的を得た回答と思われるなら
”種類:アドバイス
どんな人:一般人
自信:参考意見”も見直してください。(その程度のつもりで、回答を読んでいます)

補足日時:2008/12/29 23:05
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No,8です。



大変失礼いたしました。
>まだ理解されていないようなので、再びNo,3です。
この書き方は良くないですね。

正しくは、
>まだ理解していただいていないようなので、再びNo,3です。
です。
お詫びして訂正させていただきます。

申し訳ありません。
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#4です。



>後半に”噴出し後は温度が下がる・・・”とも記載されています。矛盾していませんか?

矛盾すると考えるのは、比較するものが異なっているからです。
温度としては、3つが考えられます。
1.圧縮前の空気の温度
2.圧縮機内の空気の温度
3.パイプ内の空気の温度
断熱した場合、1<3<2となります。
温度が上がると言ったのは、1と3の比較だし、温度が下がると言ったのは、2と3の比較です。
これ位は理解しましょう。

結局、圧力も上げて温度も上げて行くと、流速も上がるが音速も上がってしまう。
圧力だけを上げると、流速は一定値以上には上がりません。
一定値が音速に等しくなるかは、自分で確認してください。

この回答への補足

>”音速が変わる・・・圧縮すると温度が上がり・・・”であれば、負けないくらい大きなコンプレッサーを使えば良いんじゃないでしょうか?

これについてはどうなんでしょうか?と言うか、質問の「圧縮空気をパイプに流したとき、音速を超えられるか?超えられないか?」が気になるんです。
温度で音速が変わると言っても、1度で0.6m/s程度ですから、あまり影響がないようにも思えるし。。。

補足日時:2008/12/29 23:24
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まだ理解されていないようなので、再びNo,3です。



>音速=音の速度って事から、音波が発生しないから音速にならないと解釈しました。ちょっと違う・・・^^;

少し理解に苦しみましたが、音速でも音波は発生しています。
静止している音源からは、音は同心円状に広がりますよね。音速とは、一つの放射線に沿って移動し、その速度が広がる円と同じときが「音速」となります。
厳密に言えば、音源から出た音の周波数は無限となり、その方向に進んでいる音のエネルギーの塊が常に目の前にある状態となります。
つまり、前回も書きましたが、空気の「粗」と「密」の振動が伝わる最大の速度になるわけです。

一つ書き加えると、この空気の粗密の波の伝播速度が、「音速」になるわけですが、じゃあ「超音速」って何?。世の中に実在するわけだし、この原理は?となると、また話は別になります。
「超音速」とは。風洞の場合は前回も書きましたが、空気そのものに運動エネルギーを与えて、空気そのものが超音速で移動しているに過ぎません。

言い方を変えると、あなたが超音速の飛行機に乗っていて、窓を開けたときに機体の外に流れている空気がそれになります。その空気は決して、空気の粗密が伝播しているものではありません。(相対的に考えてください。)
それに、ジェットエンジンの噴流が音速を超えていても、エンジン内部では決して音速を超えません。超えていたらエンジンは動きません。
なぜなら、ジェットエンジンは空気を圧縮して燃料と共に爆発させ、その圧力と、それに伴う流れによって燃焼室より後方のタービンを回しています。このときに、空気の粗密の伝播速度を超えるような流れが生じると、エンジンはストール(失速)します。まぁ、プロペラ機が音速を超えられない理由と同じですが。
ではなぜ音速を超える飛行ができるかと言えば、蛇口に繋がった水撒き用のホースを考えてください。蛇口を開けホースの先端から水を出します。
とても遠くの花にまで水が届かないとき、あなたはどうしますか?。ホースの先端を指で潰しますよね。つまり、水の圧力のエネルギーを、出口を狭めることで速度のエネルギーに変えて、水を遠くまで飛ばしているわけです。出口の速度は格段に高速になっています。
超音速飛行もこれと同じ原理で、タービンより後方の「ノズル」の径を変化させることで、音速を超える飛行を可能にする流れを生み出しているのです。

少し前置きが長くなりましたが、質問内容がコンプレッサの空気をパイプに流す場合であるので、何回も書きますが、今回は空気の粗密による伝播になります。
いくらコンプレッサの圧力を、SF並に上げたところで同じです。
ここで、「コンプレッサ」と限定している意味は、放出する空気の圧力は常に一定か、もしくは減少すると言うことですよね。決して上昇することはないと仮定してですよね。
万一上昇すると言う条件が入ると、音速を超える可能性があるからです。なぜなら、パイプの中で自然に膨張して、粗密の伝播により空気が送られているときに、コンプレッサからの圧力が空気へ運動エネルギーを与えてしまう可能性があるからです。

すくなくとも「一定」であれば、どんなに高圧でも空気の移動する速度は、粗密の伝播速度を超えることは決してありません。
Web上で動画が有名なところで、「花火工場の爆発」とか、「原爆」または「水爆」などの「爆発」を撮影した動画を見ればわかります。
爆風は衝撃波を先頭に進み、原爆や水爆のような超高圧の発生源があっても、絶対に爆風が先に来て、衝撃波が後からやって来ることはありません。
衝撃波(音速の壁)が見える動画もあり、爆発と同時に広がる、白い球形または半球形の雲のようなものです。
その白い雲のようなものが通り過ぎてから、地面の砂埃などが舞っているのが確認できると思います。

それと補足にありましたが、コンプレッサは、空気に運動エネルギーを与えません。・・・と書くと勘違いされるかも知れませんので、補足します。
ここで言っている「運動エネルギー」とは、空気に対して積極的に移動するためのエネルギーのことです。
「いやいや、空気は移動しているぞ!」と言われると思いますが、あれは「移動しているように見えている」だけであり、実際は、圧縮された空気が、「膨張」しているために、「移動しているように見えている。」だけのことです。
ですから、これだけを見ても、あきらかに「風洞」とはまったく違う現象であることがおわかりいただけると思います・・・が、どうでしょうか?。

空気が移動しているエネルギーは何か。運動エネルギーなのか、粗密の伝播なのか。恐らく皆さんはここを思い違いされているのだと思います。
似ているようですが、まったく別のものです。
何度も書きますが、空気を送る装置が「コンプレッサ」だからです。

どうしても移動している、運動エネルギーを持っていると考えるのであれば、移動している、運動しているエネルギーは、空気が膨張し、周りの圧力と同じになればなくなるわけですよね。密閉された空間であれば、そのなくなったエネルギーは熱に変わるはずですが、温度は上昇するでしょうか?。
いえいえ、逆に下降しますよね。(断熱膨張)

前回も書きましたが、「パイプ」と言う条件があるため、パイプ内の音速は通常より速くなることも書きましたが、パイプの径と、圧縮空気の圧力と流量によっては、パイプの入り口から高圧の空気を送り込んで暫くすると、入り口から衝撃波が出て来る可能性もありますので、仮定での質問だと思いますが、万一実験されるときは注意が必要です。

この回答への補足

何度もありがとうございます。なんとなくわかってきました。(結論=音速を超えることは絶対無い・・・ですよね?あると読み取れる回答者さんもいて、ごちゃごちゃになりました)

・・・こんな風に理解しました。
パイプの中に空気が入っている(=大気圧)
__________________
:  :  :  :  :  :  :  :  :
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄

高圧空気が入って空気が動く(左から)
__________________
::: : :  :  :  :  :  :  :
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
__________________
::::::: :  :  :  :  :  :  : ・ ・ ・
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
__________________
::::::::::::::: :  :  :  :  : ・ ・ ・ ・
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
__________________
::::::::::::::::::::::::: :  :   ・ ・ ・ ・
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
        ↑この部分の移動速度が音速を超えないってことですね?納得です。

補足日時:2008/12/29 23:48
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真空で引いているのではありません


大きな圧力差を作り出しているだけです
十分な圧力差と流量があれば超音速を発生させることは出来ます
ジェットエンジンの中では外の大気圧に向かって気体が超音速で流れています
圧力を維持できればいいのです
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

ジェットエンジン・・・は理解しています。確かに音速をはるかに超えています。私の質問は圧縮空気です。ジェットエンジンの”爆発”ではありません。

”十分な圧力差と流量があれば超音速を発生させることは出来ます”・・・って事は。。。
大きな圧力差があれば(例えば地球上の空気を1立方メートルまで圧縮できるほどの大能力コンプレッサーで)圧縮した空気をパイプに通すと、音速を超えられると言うことでしょうか?

お礼日時:2008/12/29 22:59

いくら圧力を上げてもその気体がパイプの開放端に達する前に圧力が低下して速度を維持できない


空気の量が足らないのだと思います
多くの人が誤解をしているようですがコンプレッサーは高圧気体を作るものであって気体を高速で流す装置ではありません
高圧気体の量は僅かです
超音速風洞の中では気体が超音速で流れていますよ
アレだってパイプだ(○_ _)ノ彡☆ ポムポム
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
圧力はいくら上げてもOKです。もちろん、現在存在しないほどの高圧高流量のコンプレッサーでもOKです。
(理論だけのお話ですから)

超音速風洞は、コンプレッサーで押すだけではなく、真空圧で引く事もしています。私の質問は押すだけです。

お礼日時:2008/12/29 10:04

>完全に直線に作ったパイプに通す


この時、圧力が下がったんだよきっと。 ーー;
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%99%E3%83%AB% …

参考文献。
ポン菓子!! つ^_^)つ
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9D%E3%83%B3% …

100~200気圧まで上げて釜を叩いて真っ二つ! ^^;
目標!マッハ15。
(自己責任にてお願いします)

この回答への補足

回答ありがとうございます。

ベルヌーイの定理で、圧力が下がった事をおっしゃりたいんだと思います。ではそれに負けないくらいの高圧コンプレッサーを使用すれば、音速を超えられると言う事でしょうか?

自己責任というより、あくまでも紙の上だけですから。ポン菓子は音速を超えているんですか?
そのような記載はなかったですよ。勘違い程度ならまだしも、無責任な回答はやめてください。

補足日時:2008/12/29 10:04
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音速が変わるからじゃないんですか?


圧縮すると温度が上がり、音速も大きくなりますから。

でも空気を理想気体と考えた場合、その中の粒子はすっかすかです。
圧縮したとしても、それでもすかすかでしょうから、一方での粒子密度が増えても、拡散速度がそれほど上がるとは思えません。

また、理想気体と考えたもう一つの結果として、エネルギー保存則を考えることが出来ます。
圧力を加えると、体積当りに圧力に応じたエネルギーを蓄えることになりますが、粒子当りで考えると圧力に依らずに一定値になります。
すると最終的な速度も一定値を超えられないでしょう。

計算してないから、あてずっぽうですけどね。

なお、動いている気体に、何らかの方法でさらにエネルギーを加えてやれば、音速は超えられると思います。
噴出す前の気体を高温高圧にしてやれば、噴出し後は温度が下がるので、この場合も音速を超えると思います。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

”音速が変わる・・・圧縮すると温度が上がり・・・”であれば、負けないくらい大きなコンプレッサーを使えば良いんじゃないでしょうか?現存しなくても、理論だけのお話ですから。
それと温度ならレシーバーで冷やせば良いと思いますが。むしろ、レシーバーから出るときに、圧力は下がるから(膨張断熱)逆でしょう?

後半に”噴出し後は温度が下がる・・・”とも記載されています。矛盾していませんか?

所詮教えて!goo程度だからと無責任な回答をするのは問題だと思います。

お礼日時:2008/12/29 10:18

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よろしくお願いします。

Aベストアンサー

過去に類似の質問があります。

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(0.3MPaにすると臨界圧力が低下するため、出口での空気密度が低下し
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Aベストアンサー

(数字の中身までは見ていませんが)これでいいです。

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このサイトでも調べましたがなかなかHITせず、悩んでおります。 だれか御教授ください。

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これだけの情報で吐出流速はわかるのでしょうか?
大変悩んでおります。 詳しい方 ご解説よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

この場合、配管径が大きいので#1さんのおっしゃる粘性による影響は無視できるでしょう。むしろ流量を決めているのは流れの圧縮性です。

空気で大気圧に開放する場合でしたら、圧力タンク内の圧力が十分高ければ(約1.89気圧以上)あれば、吐出配管部入口で流れは音速にまで加速されます。その場合の流速は、圧力タンク内の空気の温度T、Rをガス定数、kを比熱比として

  V=(2kRT/(k+1))^{1/2}

と求まります。また、流量は、配管部入口で流速が決まっているので

  m=A (2/(k+1))^{(k+1)/{2(k-1)}} (kP^2/RT)^{1/2}

と求まります。圧力タンク内の状態が同じであるならば、流量の比は配管の面積の比になります。

これらの式の導出等に関しては、圧縮性流体に関する本をお調べ下さい。ノズル、流れの閉塞(チョーク)などがキーワードです。

Q気体の圧力と流量の関係

 初歩的な質問で申し訳ないのですが、
気体(例えばair)を、ある一定の圧力をかけてホースに送り込むとします。
そのホースの中間に、流量調整を行える器具を取り付けて、流量を絞り込んだ時、
その器具の前と後では圧力は変わるのでしょうか?
 又、圧力と流量は比例するのでしょうか?

Aベストアンサー

「静圧」と「動圧」があります.
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全圧をPt,静圧をPs,密度をρ,流速をvとすると,
Pt=Ps+(ρv^2)/2
です.「ベルヌーイの法則(又は定理)」ですね.

因みに,オリフィス等の流量調整器の前後ではちょっと複雑です.
小さな穴を通過するときは「絞り=等エンタルピー過程」となるからです.
H=Cp・T=Cv・T+PV, T:静温,P:静圧,V:比体積
ここで,オリフィス前後1→2で変数が,
Ps1,V1,T1,v1,Ps2,V2,T2,v2
の8つあって,
・等エンタルピー過程である
・前後の静圧を測定
・ベルヌーイの法則
・状態方程式
を用いれば,全てビシッと求まります.

因みに,もしオリフィス前後で臨界圧力比を越えていれば,
オリフィスで音速となります.

QANRって何ですか?

エアー機器の流量に記載されているANRって何のことでしょうか?
例えば200リットル/min(ANR)。
どなたか教えて下さい。

Aベストアンサー

 
>例えば200リットル/min(ANR)。

空気の流量の場合、空気は、温度によって、相当に体積に変化が起こります。流体でも液体はそれほど温度による体積変化は大きくありませんが、気体は、温度依存性が高いのです。

体積膨張するということは、大気比重が減少するということです。流量を処理する装置の場合、処理する気体の質量や運動がその性能に関係してきます。同じ体積でも、比重の小さな気体は処理効率がよいと言えます。また、空気に水蒸気が混じっていれば、比重は大きくなります。

そこで、流量を移動させるような装置だと、どういう温度、湿度、また気圧のもとでの空気かということを明示しないと、性能表現としては不正確になります。

そこで、「基準標準大気」というものを定義し、この基準大気について、200リットル/分などの流量処理能力と表記するのです。ANRは、「基準標準大気」または「参照標準大気」を意味するフランス語 Atomosphere Normale de Reference の頭文字を取って名づけられているものです。

ANRとは、「温度20 ℃,絶対圧101.3kPa (760mmHg),相対湿度65%の空気」を意味します。これを参照用標準空気とするということです。普通、この状態の空気です(ANR: Under the conditions of 20 degrees C of temperature, 760mmHg (101.3kPa) of absolute pressure and 65% of relative humidity)。

ANRはメートル法で使われる標準空気概念で、西欧での新しい標準です(欧米では、従来から、流量などは、立方フィート/分(CFM)などの、フィート単位が使われていました。アメリカはいまでもフィートが有力ですが、ヨーロッパはメートル法により積極的なのです)。

>iーラインドライヤ
>http://www.kitz.co.jp/product/microfilter/iline.html

>Compressed Air Glossary:a.html
>http://www.impactrm.com/html/a.html

>KITZ UNIPORE MINI AIR FILTER
>http://www.kitz.co.jp/mfen/products/miniair.html
 

参考URL:http://www.kitz.co.jp/product/microfilter/iline.html,http://www.kitz.co.jp/mfen/products/miniair.html

 
>例えば200リットル/min(ANR)。

空気の流量の場合、空気は、温度によって、相当に体積に変化が起こります。流体でも液体はそれほど温度による体積変化は大きくありませんが、気体は、温度依存性が高いのです。

体積膨張するということは、大気比重が減少するということです。流量を処理する装置の場合、処理する気体の質量や運動がその性能に関係してきます。同じ体積でも、比重の小さな気体は処理効率がよいと言えます。また、空気に水蒸気が混じっていれば、比重は大きくなります。

そこで、流...続きを読む

Q細長い管路に空気を通した場合の、圧力損失と流速の関係

お世話になっております。

はせこう、と申します。
現在、ある空気圧制御機械を設計しておりまして、流量の計算のために
流体力学を勉強しております。

現在、下記のような実験モデルを考え、空気の流れ方を計算しています。

(1)ある容量V[m^3]の金属製の容器に、長さ L[m] 内径 2d[mm](だいたい、直径3mm) の
 内部がなめらかで内径が一定な管路がまっすぐ、地面と水平に接続されています。
(2)いま、容器内の圧力が P [kPa] のときに管路の末端を開放すると、
 空気が流出します。
(3)このときの、管路内の空気の圧力と流速の関係を求める。

といった場合に、

考察A:
 ア) 管路内のある位置 x での圧力は、容器から遠ざかるにつれて下がっていく
  →圧力損失(ワイズバッハの式より)
 イ) 管路内のある位置 x での流速は、容器から遠ざかるにつれて上がっていく(質量保存の法則より。圧力が下がると密度も下がるので、質量流量を保とうとすると、速度が上がる。)

といった理解をしているのですが、これは正しいでしょうか。
また、上記"考察A"が正しい場合、

考察B:
 ア) 管路内の空気の流速は、音速を超えられないので、管路がいくら長くなったとしても、流速が音速を超えることがない。
 イ) 流速が音速を超えた後は、流速が変わらないので、密度が変わらない。(質量流量保存則より)
 ウ) 密度が変わらないので、圧力も変わらない。

 即ち、管路内のあるところで流速が音速と同じになったあとは、その後いくら管路が長くても圧力損失は起きない

という理解は正しいでしょうか。

考察Bに関しては自分としても、何か腑に落ちない理解です。
たぶん、圧力損失は生じるのだと思いますが、
質量保存則を考慮に入れると、どうも圧力が一定になるような気がしています。

皆様お忙しいとは存じますが、教えていただければ幸いです。

以上、よろしくお願い申し上げます。

お世話になっております。

はせこう、と申します。
現在、ある空気圧制御機械を設計しておりまして、流量の計算のために
流体力学を勉強しております。

現在、下記のような実験モデルを考え、空気の流れ方を計算しています。

(1)ある容量V[m^3]の金属製の容器に、長さ L[m] 内径 2d[mm](だいたい、直径3mm) の
 内部がなめらかで内径が一定な管路がまっすぐ、地面と水平に接続されています。
(2)いま、容器内の圧力が P [kPa] のときに管路の末端を開放すると、
 空気が流出します。
(3)このと...続きを読む

Aベストアンサー

管径・管長が決まっていれば、
管内を流れる流体(定常流)に関する変数は3つです。
(1)入口圧力、(2)出口圧力、(3)流量
上記の内、2つを決めれば残り一つは計算できます。

質問の場合は(1)入口圧力(2)出口圧力から
(3)流量を計算することになるでしょう。

ワイズバッハの式を利用するのであれば、
摩擦損失係数の決定に関連して繰り返し計算が必要になります。
解析的な解法はありません。

Q圧力より求められる流速について

オイルを管内径9.5mmにて圧力5kg/cm^2で送り出した場合、このオイルの流速を求めるにはどのように計算したらよろしいのでしょうか?
粘度等が関係してくる場合には、水を流した場合での回答を教えて頂ければ助かります。

宜しくお願いします。

Aベストアンサー

設問を次のように設定します。
・内径9.5mmの管が水平に置かれている。
・水が圧力5kg/cm^2で送り出されている。
・管内の水の流速はいくらか。

<回答(←あまり自信ないが。。。)>
ニュートンの運動方程式 F=mv'より Ft=mv
vは流速で初期条件t=0のときv=0としておきます。
単位時間(t=1)をとると
 F=mv (1)
となります。単位時間に流れる水の体積は管の断面積をScm2とすると、Lを単位時間に進む距離(=v×1)としてこの間に流れる水の質量mは
 m=ρSL=ρSv (2)
で与えられます。(2)を(1)に代入すると
 F=ρSv^2  (3)
(3)より流速は
 v=√(F/ρS) (4)
と求まります。CGS単位系(←少し古いが)で水の場合ρ=1、S=π(0.95/2)^2、F=5×10^3/cm^2ですからこれを(4)に代入すれば
 v≒84cm/sec
となります。

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音の伝搬と衝撃波がよくわかりません

音の伝搬と衝撃波の違いががよくわかりません。
教えてください。
ちなみに衝撃波ってソニックブームのことですか?

Aベストアンサー

「No.4」補足 >衝撃波のスピードはどうなのでしょうか?

----------------------------------
「 爆発音と爆風 」
http://webclub.kcom.ne.jp/mb/ginga/bomb/so-what.htm
http://webclub.kcom.ne.jp/mb/ginga/bomb/bomb.htm

・ 爆薬が爆発すると衝撃波が起こり、これは媒体中を音速より早い速度で伝わる。
・ 爆風と呼ばれるものはこの衝撃波のことである。

・ しかし爆源からある程度離れたところでは爆ごう波は音波となって伝播する。
・ これが爆発音である。

・ 衝撃波と音波との境界は音圧レベル 174~180db(デシベル)とみなすことができる。
----------------------------------

と、書かれたページも有りましたが、「音圧レベルにより衝撃波自身の伝播速度が変わる」のか?、
単に、「高速で膨張する爆風の表面に生じる衝撃波の高圧部分の速度のこと」を言っているのか?、
などなど、今回も今ひとつハッキリしませんでした。

「航空工学部」の有る大学などに質問してみれば、適切な解説ももらえるのではないでしょうか。
どこかに良い「質問サイト」などがあれば、便利なのですが。。

「No.4」補足 >衝撃波のスピードはどうなのでしょうか?

----------------------------------
「 爆発音と爆風 」
http://webclub.kcom.ne.jp/mb/ginga/bomb/so-what.htm
http://webclub.kcom.ne.jp/mb/ginga/bomb/bomb.htm

・ 爆薬が爆発すると衝撃波が起こり、これは媒体中を音速より早い速度で伝わる。
・ 爆風と呼ばれるものはこの衝撃波のことである。

・ しかし爆源からある程度離れたところでは爆ごう波は音波となって伝播する。
・ これが爆発音である。

・ 衝撃波と音波と...続きを読む


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