ポンプ流量計算

質問

流量:L/min）＝2.45×（周波数:Hz）が成立するインバータ式輸送ホ゜ンフ゜があるとする。
ただこの式が成立するのは媒体が水の場合（密度：1000kg/m3, 粘度：0.89mPa s）である。
とある流体（密度:1080kg/m3、粘度：3mPa s）を25A配管に45Hzで流した時のホ゜ンフ゜圧が83kPaであった場合のこの流体の流速はいくらになるか。

回答No.2

kagakusuki

>ポンプ圧と周波数、あと配管内径がわかれば流速を求めることはできるのでしょうか。

　実際の業務の話となりますと、ポンプの種類によってはその関係が成り立つ場合と、成り立たない場合の両方があり得ますので何とも言えません。

>ポンプは比容積型

との事ですが、私は「容積型ポンプ」という言葉は存じているものの、残念ながら「比容積型ポンプ」なるものがどの様なものを指す言葉なのかを存じません。
　もしかしますと「非容積型」の間違いか、或いは単なる入力ミスで「容積型」の前に「比」が付いてしまっただけなのでしょうか？

　「容積型」(「比容積型」ではない)ポンプにも色々な種類があり、その中でもインバーターによって単位時間当たりの「ピストンの往復回数」、或いは「ローターの回転数」が厳密に一定に保たれる様になっているものに関しては、例え粘性の高い液体であっても、その液体を送り出す事が出来る様なものであれば、周波数と流量が比例関係となるものが多くあります。
　但し、絶対に比例関係になっているかと言われると、使用するポンプや吐出圧力によってはその限りではない場合も無きにしも非ずですので、注意しなければなりません。
　例えば、半導体産業等を始めとする、漏液が絶対に許されない分野で良く使われているダイヤフラムポンプは、吐出圧力が高過ぎるなどといった場合にはダイヤフラムが座屈してしまい、一拍当たりに吐出する液量が変わってしまうという事も無きにしも非ずです。
　後、インバータ式になってはおらず、往復運動の回数が厳密に制御されている訳ではない普通の「容積型」ポンプの場合は、当然の事ながら周波数の制御も行われておりませんので流量を一定に保つ事は出来ない場合が殆どです。
　又、液の粘度が高過ぎるとか、配管抵抗が大き過ぎる、液を持ち上げる高さが高過ぎる、等といった理由から、必要となる吐出圧力がポンプが出せる最高の吐出圧力を上回る様であれば、当然の事ながらポンプが動作せず、液体を送る事が出来ないという事もあり得ます。

　一方、「非容積型」(「比容積型」ではない)ポンプにも色々な種類がありますが、いずれも吐出圧力が変われば流量が変化してしまうものばかりです。
　これはインバーター式で回転数を一定に保つ事が出来るものであっても同じ事で、吐出圧力や液体の密度・粘度等が変われば流量も変化してしまいます。

　この様にポンプと言っても種類によって色々と話が異なって来ますので、(製品としての)どの様なポンプを使うのかという情報も知らせずに、期待した性能が得られるのかどうかという事を尋ねられても答えようが御座いませんし、だからと言ってポンプの製品名・型式名等をこの様な不特定多数の人間が自由に閲覧出来る様なサイトで開示してしまったのでは、守秘義務違反にもなりかねません。
　ですから、こういったポンプに関わる事で分からない事があった場合には、まずそのポンプのメーカーに問い合わせるのが一番だと思います。

回答No.1

kagakusuki

前の御質問

　質問No.8942980 配管内流速計算
　　http://okwave.jp/qa/q8942980.html

において、

>この問題わかる方いらっしゃいますか

と書いておられた事から考えまして、おそらくこちらの御質問もまた、質問者様が勉強のために解こうとしているのだと思われますので、答えをそのまま回答したのでは質問者様のためにはならないと思います。
　ですから、ヒントと申しますか、考え方だけを御伝えする事に致します。

　密度、粘度等の余計な情報が幾つも書かれているために混乱してしまわれるのも無理は御座いませんが、もしこれが流量を求める問題であったのならば、流体力学の複雑な方程式など知らない人間でも解く事が出来る様な問題です。

>流量:L/min）＝2.45×（周波数:Hz）が成立する

>45Hzで流した

とありますので、「2.45×（周波数:Hz）」の中の「（周波数:Hz）」の所に45Hzを代入すれば、流量(L/min)を求める事が出来ます。

　只、流量の方はこれで求める事は出来ますが、配管の内径を知るための情報が問題文に書かれていないため、流速(m/s)を求める事は出来ません。(問題文の不備です)
　25Aというのは管の外径の規格の1つで、炭素鋼管やステンレス鋼管の場合における25A管の外径は32mmであるのに対し、PV管(塩ビ管)の場合は外径32mmとなります。
　それに例え管の外径が同じ場合でも、管の肉厚によって内径の方は異なって来ます。
　そして肉厚は、管の材質と、管に要求される耐圧によって異なって来ます。
　又、同じ炭素鋼製の配管ではあっても、ライニングの有無によっても外径や内径は異なって来ます。

【参考URL】
　株式会社 岡野機械 > 資料ダウンロード > 管外径一覧表
　　http://www.okanokikai.jp/pdf/size.pdf

　管の耐圧の規格は材質ごとにある程度決まっていますので、管の種類が判っていれば、ポンプ圧である83kPaに余裕を持って耐えられるだけの配管の規格の中から、25A管の情報を調べる事によって、内径を知る事も一応可能なのですが、問題文に管の種類の規格に関する情報も書かれていない様では、管の内径を知る術はありませんので、情報不足で流速を求める事は出来ません。

お礼

ご回答いただきありがとうございます。
http://okwave.jp/qa/q8942980.html
の質問者です。
こちらも前の質問同様業務に関することになります。

>流量:L/min）＝2.45×（周波数:Hz）が成立する

というのは実際水を運転した時のおおよその実測値になります。
今回このポンプを用いてとある流体（密度:1080kg/m3、粘度：3mPa s、物性の異なるもの）を25A配管に45Hzで流した時に本当に水の場合と同じ流速になるのか疑問に思ったため質問させていただきました。粘度の高いものを同じ周波数で回転させたとしても同じ流速にはならないようなイメージがあったので…

実際、この流体を使って運転した時にのホ゜ンフ゜圧が83kPaでした。
ポンプ圧と周波数、あと配管内径がわかれば流速を求めることはできるのでしょうか。

ご回答いただければ幸いです。

補足

ちなみにポンプは比容積型、配管はSUS304 内径30.7mmになります。