水圧の算出

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質問者：takatac
質問日時：2013/02/14 02:37
回答数：3件

下記の条件から、水圧は計算できるものでしょうか？

「直径2.5cmのノズルで1分間当たり100リットルの水量」

宜しくお願いします。

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回答 (3件)

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No.2ベストアンサー

回答者： okormazd
回答日時：2013/02/14 09:11

「水圧」というのが何を指して言っているのか明確ではないので、次のようにした。

ノズルから水が大気中に流出している。この水流の静圧、動圧、総圧を知りたい、ということで。

1.静圧:ps
水流自体の圧力で、水流が膨らみも縮みもしないから、大気圧と平衡です。
大気中に流出しているから、静圧は大気圧です。
ps=101.3[kPa](絶対)=0(ゲージ)=大気圧

2.動圧:pd
水流を遮った時に受ける圧力です。
2-(1)
pd=1/2ρu^2
ρ:密度[kg/m^3]
u:流速[m/s]
で、
2-(2)
u=Q/S
Q:流量[m^3/s]
S:断面積[m^2]
で、
2-(3)
S=π/4*D^2
D:管径[m]

3.計算
3-(1)
D=2.5[cm]=2.5*10^(-2)[m]
で、
S=0.785*(2.5*10^(-2))^2=4.91*10^(-4)[m^2]
3-(2)
Q=100[L/min]=1.67[L/s}=1.67*10^(-3)[m^3/s]
で、
u=1.67*10^(-3)[m^3/s]/4.91*10^(-4)[m^2]=3.40[m/s]
3-(3)
ρ=1000[kg/m^3]
で、
pd=1/2*1000*(3.40)^2=5.78*10^3[Pa]=5.78[kPa]

4.総圧
動圧と静圧の和です。
p=pd+ps=5.78+101.3[kPa]=107[kPa](絶対)=5.78[kPa](ゲージ)

5.テレビ的な説明だと、
0.6[kg]の圧力という。
1[cm^2]あたり600[g]の質量の重さに相当する力を受けるということ。

6.絶対圧とゲージ圧
ゲージ圧
大気圧を基準0として表示した圧力
絶対圧
真空を基準0として表示した圧力
絶対圧=ゲージ圧＋大気圧

普通に生活していれば、大気圧の中にいるので、体感する圧力はゲージ圧です。科学・技術的な計算では絶対圧を使うのが普通です。