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リークテストの減圧評価に関する質問
- 加圧式から減圧式のリークテストに変更した際に、-98kPaでの合格基準がわからない
- ストレートなピンホールがある場合、公式に当てはめる方法はあるか
- 検証実験では加圧時と減圧時の漏れ量が異なる結果が得られたが、理論的な説明が難しい
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＃５で次の計算式が間違っていました。 申し訳ありません。訂正します。 ? ΔＨ1＝f1・V1／(2g) →ΔＨ1＝f1・V1^2／(2g) ? ΔＨ2＝f2・V2／(2g) →ΔＨ2＝f2・V2^2／(2g) これで，ΔＨ1及びΔＨ2の単位が「ｍ」になります。 ＞なおf1=0.5，f2=1.0というのは一般的なデータ なのでしょうか？詳しいサイトまたは参考書など ありましたら紹介頂けないでしょうか？ f1=0.5に関する原典は，次の図書です。 作者：J. Weisbach 雑誌：Ingenieur-und Maschienen –Mechanik 発行年：1896年１月 しかし，この本は現在入手できないかもしれません。インターネットまたは流体を扱った本に出てくると思います。キーワードは，「ワイズバッハ」「管路」「入口」「損失」「損失係数」「レイノルズ数」などです。 f2=1.0に関しては，ベルヌーイの定理から導かれます。すなわち，流速V2を持った流体は，放出されることによって，流速が０（ゼロ）になってしまうので，速度エネルギーが全量損失します。水道の蛇口から出る水と同じであって，蛇口から出る直前の水は速度エネルルギーを持っていますが，出た瞬間に全エネルギーを損失します。 それにしても，このワークとは一体何なのでしょうか？ そして，加圧から真空に変えた理由はいかに？
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熱の影響のために測定方法を変更されたのですね。 「ボイル，シャルルの法則」で，ご検討されたでしょうか？
お礼
お世話になります。 熱影響の要因等は把握していますが、テスタ側で ノイズの除去、補正等できないため現状ではワークを数時間放置し、常温に戻してから測定を行っています。
＞今回の場合 98kPaの場合と-98kPaの場合と分けて 考えてますので（98から-98kPaへ連続的に変化させる訳ではありません。）、ベルヌーイの定理は適用できないのではと思います。ちなみにワーク内圧は常に 大気圧と同じとなるようにしてあります。（負圧で ワーク内のセンサが壊れてしまうため） すみません。ワーク内は大気圧なのですね。私が想像していたものと全く違っていました。いずれにしても，流量，圧力及び流速は，相互に関係します。 ＞私が思いましたのは、 Ｑ1=Ａ・V1・t Ｑ2=Ａ・V2・t Ｑ1=0.5ml/min より Ｑ2=0.5V2/V1 となり、実験でＱ2が0.26ml/minとなっている ことから流速が変化してるのではと考えました。 まだ状態が判っていないのですが，ひょっとしたら，ヒントになるかと思い，書いてみました。 差圧及び断面積が同じである場合，流量は必ず同じになります。しかし，今回の場合，断面積が同じであるにもかかわらず，流量が異なるので，お考えのように流速が異なるはずです。そうならば，差圧が異なっています。 またまた想像ですが， ? チャンバ内が98kPaのときは，流体漏れはチャンバ内からワーク内に流れ， ? チャンバ内が-98kPaのときは，流体漏れはワーク内からチャンバ内に流れる のでしょうか？ そうであって，チャンバの容積が，ワークに比べて非常に大きい（１０：１以上）とすれば，上記?及び?の損失ヘッドΔＨに違いがあります。 ? では，ΔＨ1＝f1・V1／(2g) ? では，ΔＨ2＝f2・V2／(2g) f1，f2：損失係数（無次元）， V1，V2：穴における流速(m/s)， g：重力加速度(=9.81m/s2) 発表されている資料によると，f1=0.5，f2=1.0です。
お礼
回答ありがとうございます。 ??に関して yukio さんのおっしゃる通りです。 損失ヘッドをぜひとも参考とさせて頂きます。 なおf1=0.5，f2=1.0というのは一般的なデータ なのでしょうか？詳しいサイトまたは参考書など ありましたら紹介頂けないでしょうか？ よろしくお願いします。
ピンホールからのリーク量は圧力差に比例したものであり、加圧／減圧でも変わらないと思います。 ただし、減圧操作をする場合はチャンバ・ワークからのアウトオブガスの影響を考慮する必要があります。 実は0.24cc/minのアウトオブガスが出ているのでは？
お礼
回答頂いてお礼もできずすいませんでした。 回答ありがとうございます。 アウトオブガスの件ですが、ニードルバルブ無しで 通常試験をしますと0.01cc/min程度になりますので 影響はないと考えています。
状態がまだ理解できていませんが，「ベルヌーイの定理」で解けませんか？ ワーク内圧力をP0とすると，Ｑ２は次式になります。 Ｑ２＝{(P0-P2)/(P1-P0)}^(1/2)ｘＱ１ 今回の条件から逆算すると，ワーク内圧力が-59kPaだと合致します。 「ベルヌーイの定理」で検索すると，たくさん出てきます。 http://www.nikkiso.co.jp/c_seihin/sangyo/flowmeter/DPFlowmeterTheory.htm http://www2.hamajima.co.jp/~tenjin/labo/water.htm
お礼
yukioさんも回答頂いてお礼もできずすいませんでした。 回答ありがとうございます。 今回の場合 98kPaの場合と-98kPaの場合と分けて 考えてますので（98から-98kPaへ連続的に変化させる訳ではありません。）、ベルヌーイの定理は適用できないのではと思います。ちなみにワーク内圧は常に 大気圧と同じとなるようにしてあります。（負圧で ワーク内のセンサが壊れてしまうため） 私が思いましたのは、 Ｑ1 ： 加圧時の流量 Ｑ2 ： 減圧時の流量 Ｖ1 ： 加圧時の流速 Ｖ2 ： 減圧時の流速 Ａ ： ピンホールの面積 ｔ ： 時間 Ｑ1=Ａ・V1・t Ｑ2=Ａ・V2・t Ｑ1=0.5ml/min より Ｑ2=0.5V2/V1 となり、実験でＱ2が0.26ml/minとなっている ことから流速が変化してるのではと考えました。 ただ、流速V1、V2を求めることができず、結局 回答を得ることができません。
厳密に計算すれば些少の差は出るとは思いますが、ピンホールを通過 する程度の流量であれば圧力差に比例すると考えて問題ないと思います。 ワークを封止した時の大気圧を管理しているわけではないですよね？ 誤差範囲だと考えます。 よって0.5cc/minでよいと思います。 一応参考となりそうなＵＲＬも貼っておきました。 漏れ量は圧力差に比例するとの記述があります。
お礼
回答ありがとうございます。 こちら側の検証実験（追記の欄に記入）では 0.26cc/minとなりましたが、それを理論的に 証明することが出来なく困難しています。 他にも情報等ありましたらご協力お願いします。
漏れ量は，圧力に比例します。98kPaで0.5cc/minならば，49kPaでは0.25cc/minになります。 ご質問の内容は，-98kPaすなわち絶対真空にするということでしょうか？ 絶対真空でなくとも，容器内が真空（大気圧より低い圧力）であれば，穴が１個所であれば，漏れはないのではないでしょうか？！ それとも，穴が２個以上あって，空気を吸い込むので，その分容器内の流体が押出されるということでしょうか？ そうだとすると，容器内の流体が液体ならば，空気のエネルギーは小さいので液体を押出すことはできないので，液体の漏れはないような気がします。容器内が気体であれば，加圧のときと同様に，圧力に比例すると思います。
お礼
早速の回答ありがとうございます。 テストの方法としましては、チャンバ内に ワークを入れ密封し、そのチャンバ内のエアを-98kPaで引いて洩れを検知しています。 穴が1つというのは理論式を容易に求めるための仮定 として考えて頂きたいと思います。 また、アドバイス等ありましたらよろしくお願い致します。
補足
回答ありがとうございます。 いろいろ考えましたが、やはり流速がわからないと 問題が解決しないようですね。 これから流速を測定する方法を検討したいと思います。 ＞それにしても，このワークとは一体何なのでしょうか？ そして，加圧から真空に変えた理由はいかに？ あまり詳しくは説明できませんが、車の部品です。 加圧式のリークテスターでは熱がノイズとなり測定に かなりの影響を与えるため（ワークの温度幅ΔTが20℃以上あります。）、熱の影響を受けない減圧式のリークテスターに変更しました。 ただ測定方法を変更しても仕様は変更できないため、98kPa、漏れ量0.5cc/min以下の条件を-98kPaではいくらの漏れ量に相当するのかを調査しているところです。