ガスの発生と圧力上昇の計算
流体力学無知で申し訳ありませんが、ガス発生装置での圧力計算方法を教えてください。
例として、1000 Lの反応装置(断面積1 m^2)から常圧下77 ℃(=350 K)での反応により、1秒間に0.1 molの窒素が発生するとして、鉛直方向に伸びる50Aのガス放出配管から大気に逃がすこととします。
(配管は簡単のため内径d = 50 mm, 断面積A = 2000 mm^2, 長さL = 1 mとする)
また、発生した窒素は断熱的に配管を移動すると仮定。
反応装置: R1, ガス放出配管: R2として、R1の圧力変化ΔP1(時間の関数?)を求めたいです。
流量Q1 = Q2 = V = 0.1 * 8.314 * 350 / 101325 = 2.9 L/s
R2は大気開放なので常に圧力一定(P2 = 1 atm), R1は発生するガスにより、圧力微増P1 = 1 atm + ΔP1
色々なサイトを探してみたら逆に混乱してしまいました。
液体と気体で全く異なりますが
https://www.ryutai.co.jp/shiryou/q-p-kankei/q-p-kankei-ver3.htm
を参考にすると、ベルヌーイの定理の変形から
P1 = V1^2 * ρ / 2, V1 = Q1 / A1
窒素の密度ρ = 28,000 / V = 28,000 / (8.314 * 350 / 101325) = 1.0 kg/m^3
ΔP1 = (2.9 × 10^(-3) ÷ 1)^2 × 1 / 2 = 4.2 × 10^(-6) Pa?
・配管径と圧力と最大流量の話
https://klchem.co.jp/blog/2016/12/4009.php
https://klchem.co.jp/faq/2010/10/post-8.php
・標準流速の話
https://neoneeet.com/pipe-average-flow-speed/
http://www.yoshitake-armstrong.jp/s_counselingf/pdf_f/lib001.pdf
すみませんが宜しくお願いします。
お礼
回答ありがとうございます。