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管内の静圧について

matumotoさん
質問日時: 2012/01/21 20:00

実務的な話ではないのですが,管内の圧力について勉強していてわからない事があります。
基本的な事かもしれませんが教えてください。

同じ高さに,同じ径の水平なL字型の2本の管があり,上にタンクのようなものがあるとします。違うのは垂直部分の高さだけです。(下図のようなイメージです。)

1     2


l
l     ■
l      l
L_______   L____
 

このような場合,定常に至った部分の水平部分の流れについて考えています。

位置エネルギーは1の方が高いため,流速は1の方が速くなり,圧力損失も1の方が大きいですよね?

速度が上がって流量も増えていると考えていいのでしょうか。

このような例を出したのは,静圧と流速との関係が分からないからです。
このまま一定速度で流し続けるとすると,ある点における静圧はどちらが大きいですか?
(そもそもこの場合,一定側速で流すという仮定は変でしょうか)

最初は1の方が高いような気もしますが,損失が大きいなら途中で2の方が高くなったりするような気もしています。


的外れな質問だったらごめんなさい。詳しい方,よろしくお願いします。

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回答1
回答日時 : 2012/01/22 08:23

F支部長さん

タンク内の水面が一定と仮定します。
静圧は水面の高さに比例します。
この静圧というものは、{管壁を押し広げようとする力」と考えて下さい。
当然1>2です。
これは水が流れても流れていなくても、常に水が管壁を押そうとする力は同じです。
水の場合は 「水頭」と呼ばれることがあります。

流速で変化するのは、動圧です。
動圧は速度の2乗に相当します。
管の抵抗に相当するのは、圧力損失(圧損)と呼ばれ、これは動圧に抵抗係数を掛けたものです。くどいようですが水面高さが一定なら、静圧は一定です。
この圧力損失と静圧がバランスするところで水が流れます。

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F支部長さんへのお礼 お礼日時: 2012/01/24 16:37

お礼が遅くなってしまいまい申し訳ありません。とてもよくわかりました。
大変感謝しています。ありがとうございました。

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回答2
回答日時 : 2012/01/22 08:23

F支部長さん

文字数が足りなかったので、続き。


例えば1の静圧(水頭)が2m、2の静圧が1mあるとします。
管速度が2m/secのとき、ちょうど配管の圧力損失が2mH2O(≒30kPa)に相当するとするなら、ちょうど2m/secの流速で水が流れます。
2の場合、2m/secで流そうとしたら、直管がちょっと短いですがほぼ圧力損失が同じと考えると2mH2O程度の圧力損失と考えます。しかし静圧(水頭)が1mしかないので、2m/secの流速を確保することはできません。先述の通り動圧は流速の2乗に比例しますので、静圧(水頭)が半分の時は、速度は1/√2でバランスすることになります。

上記の例の場合の結論
1からでる配管の末端の静圧は常に2mH2O
2からでる配管の末端の静圧は常に1mH2O

1からでる配管の流速は2m/sec
2からでる配管の流速は1.4m/sec

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なるほど2人

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回答3
回答日時 : 2012/01/23 07:16

F支部長さん

訂正
誤2mH2O≒30kPa ⇒ 正 ≒20kPa

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