気体の圧力と流量の関係

質問

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？

回答No.1

First_Noel · ベストアンサー

「静圧」と「動圧」があります．
静圧と動圧を足して圧力で表したものを「全圧」，
それを温度で表したものを「全温」と言います．

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．

お礼

早速の回答、ありがとうございます。
専門の知識も学問もありませんので、せっかく回答をしてくださったのですが、イマイチ把握できません。
　望んでいる回答は、単純なものです。説明不足ですみません。改めて質問します。
「1本の配管にて、両端をそれぞれA.Bと仮定し、AからBに向かって一定のAIRの圧（3.5kpa程度）をかけた場合、中間地点に、その流量を絞り込む機器を取り付けます。そしてその機器にて流量を半分ほどに絞った場合、A～機器の間の圧力と機器～Bまでの圧力に差はあるものですか？」
　やはりこの質問の回答が、前出の回答だとしたら、ご免なさい。

回答No.2

kusokuzeshiki

オリフィスとか調節弁とかいわゆる絞りを入れれば、そこの部分での圧力損失がでかいので当然圧力は下がります。厳密に言えば、ホース自体も圧力損失があるので下流に向かって圧力は降下します。（なお、ここでの圧力は基準になる気体との圧力差とお考えください）
圧力と流量は比例するのか？ですが、地点AとBの圧力損失は私の記憶では流速の２乗に比例します。確か、オリフィスによる流速測定は差圧（２地点の圧力差）のルートだったような。だから、圧力差を２倍にしてもルート２で１．４倍くらいでは？

先の方が言われているように、絞りの前後の圧力差をガンガンあげても最後は音速に到達すると、飽和してしまいそれ以上の圧力差では一定になります。これまた、たしか制限オリフィスって言ったような。こんな現象も、使うところではしっかり使っているんですよ。

お礼

ありがとうございました。
なんとなく分かったような気がします。