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窒素を配管に一定圧で送った際の流量計算
- 内径1.5インチの配管に100psiの圧で窒素を送った場合の流量はいくらですか？
- また、2インチと1インチの場合はそれぞれいくらですか？
- 配管による摩擦は考慮しないでください。
- 製品設計
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前回のアドバイスの後半に記述している内容が、回答です。 実際は、使用する配管径と同じ断面積をＮ２ボンベから取ると、 ＊ 配管内の流速が増し、圧力損失の大きい使用になる そのため、適正流速が求められています Ｎ２なら、静電気等も発生する恐れもありますし ＊ ボンベ内の圧力が著しく低下する Ｎ２供給源として、役に立たなくなる 等々により、ボンベの出口は、接続配管の（１／数十）の断面積を有する バルブをセットして、開閉をしています。 ですから、開放の条件ですが、本来の（１／数十）の流速（流量）しか 配管内には流れません。 それが、適正流量です。 配管内の適正流量に合せて、ボンベ出口のバルブ開効率を流量計等で調整して、 使用するのが、本来の使用法です。 貴殿からの提示流量は、使用するにあたり、配管の適正流量だと思います。 流量は、流速×断面積です。 ＊ Ｎ２ボンベのバルブの開口は、 断面積が非常に小さく、07MPaの圧力が作用するので、流速は非常に速い しかし、 ＊ その後の、配管は、断面積が大きくなり、それに反比例して、流速が低下 この流速が、配管の適正流速となる様に、Ｎ２ボンベのバルブの開口を調整する 流速と流量は、配管内では、比例関係なので、流速の内容は流量の内容 以上を補足します。
確認できましたか？ 先ず、100psiから、配管内の流速を求めます。 ベルヌーイの定理より、流体の圧力水頭を速度水頭に変換します。 昔人間なので、以下をMKS単位で記述します。 圧力水頭（静圧） ＝ 速度水頭（動圧）、比重量（密度）は、空気で代用 P（圧力）kg/m2÷γ（比重量）kg/m3＝ v（速度）m/sec × v（速度）m/sec ÷〔2×g（重力加速度）m/sec2〕 圧力が100psi なので、100psi×7・1000 ≒ 0.7MPa ≒ 7,000,000kg/m2となり、 で、求めますと、流速は、音速付近までになります。 ですから、配管抵抗等が、非常に影響する領域になります。 また、Ｎ2ボンベのバルブ（コック）は、ニードル形状で、断面積も非常に 小さいタイプとなり、その後の流速（流量）を決定する方向になります。 <バルブとその後の配管の断面積の差は、数十倍です> 因って、0.7MPa時のエア配管チューブの流量を参考に、考えるのが 妥当と思います。
お礼
ありがとうございます。 Ｑ (m3/sec)＝Ａ・ｖ＝Ａｘ（２ｇΔｈ）＾（１／２）で 算出したところ、 1"＠100psi：1914m3/h、1.5"＠100psi：4307m3/h、2”＠100psi：7657m3/hとなりました。 ただ、手元資料では、１”@75 psiで740m3/h、 50psiで530 m3/h（式は分かりませんが）とあり上記で計算すると、それぞれ1658m3/h、1354m3/hとなりこの違いが良く分かりません。
窒素は、空気と略同じ条件です。 空圧メーカーのカタログに、圧力と配管径、流量が記述した ページがあるので、参照して確認して下さい。 配管による摩擦を、多少考慮してあります。 流量と配管断面積で、流速が求まります。 各配管サイズで流速確認して下さい。 また、圧力と流速の関係は、2乗比例なので、換算には注意を。 <これも、各圧力毎に、流量を前述で確認すると判ります> 計算方法は、この森を、『流速』『圧力』『流量』のキーワードで 検索しますと、沢山でてきます。 小生も、同じ様な内容を5回以上アドバイスしています。
お礼
回答ありがとうございます。早速 検索してみます。
お礼
ありがとうございます。 窒素の供給方法ですが、ボンベではなく 液体窒素を気化させそれを Regulator経由で 100psiで1.5 インチの配管を通して、タンク気相部（多い時で５００ｍ３）の酸素濃度を3%まで一気に下げます。