バッファタンクの容積・ノズル径の計算について

2006/02/05 16:03

このQ&Aのポイント

コンプレッサの予備バッファタンクを設定し、一度に開放する空気量を確保したいと考えています。
タンク内の蓄積された圧空が放出される場合の時間・断面積・タンク容積は、特定の条件下で計算することができます。
タンク容積の適正な設定やノズル径による可能な空気量についての計算方法を教えてください。

バッファタンクの容積・ノズル径の計算

コンプレッサの予備バッファタンクを設定し、一度に開放する空気量を確保したいよ考えています。（メインレシーバータンクとは別に設定する必要があるためです）このバッファタンクの容積を計算したいと思います。書籍等、参考にしていますがうまく行きません。御教授頂けるようお願いします。タンク内に蓄積された圧空がタンク外に放出される場合の時間・断面積・タンク容積は下記より算出できます。 T=5.21×V/S×( (P0+0.1013)/0.1013-1)^0.5 - (P+0.1013)/0.1013-1)^0.5 ) より P=0.005MPa P0=0.5MPa S=366.4mm2(ノズル径　20A,内径…φ21.6mmとして） T=60sec の条件でVを求めると V=T×S/(5.21×( ( (P0+0.1013)/0.1013-1)^0.5 - ( (P+0.1013)/0.1013-1)^0.5 ) ) =60×336.4/(5.21×( ( (0.5+0.1013)/0.1013-1)^0.5-( (0.005+0.1013)/0.1013-1)^0.5) ) 　=1937.5L となります。…?（大きすぎると思います）別な観点からPV=P'V'から、必要流量　V'=3.34m3/minとして、その時の圧P'=0.005MPaとした場合、圧縮する圧をP=0.5MPaの時のタンク容積は33.4Lとなります。仮にこの計算が正しいとして、タンクから大気開放した場合の断面積（ノズル）は S=12.1×V/t×Log10((Ps+0.1/(P+0.1))×√(293/T) で求められるはずで S=12.1×33.4/60×Log10((0.5+0.1/(0.005+0.1))×√(293/40)=13.8mm2 （径で3.71mmとなります）この時のノズル通過速度を求めると V=Q/A=3.34(m3/min)/(0.00371^2×π/4×60)=5149.4m/sec となり音速をはるか上回ってしまいます。通常、亜音速流れになると聞いておりますので、上記はあり得ないと思います。…? 質問は 1．適正なタンク容積の設定 2．ノズルを20Aとした場合、3.34m3/minが可能な算術　（亜音速流れで）条件・タンク内圧力：0.5MPa ・開放後のタンク内残留圧力：0.005MPa ・外気温度：最大40℃ 宜しくお願い申し上げます。