オリフィス形状と流量の関係について

質問

いつもお世話になっております。
現在ある部品の流量制御穴について困っております。
動粘度300cstの流体を圧力30MPaで板厚1mm、直径1.2mmの穴から
吐出させるのですが、穴の外側が1.3mmのテーパ状になった場合、
流量がどのくらい変化するのかを求めたいのです。
流れ方向にストレートの穴であれば、基本的には
ハーゲンポアズイユ式で算出可能なのですが、
テーパ状になった場合どのように計算すればいいのかが
分かりません。
アドバイスよろしくお願いいたします。

回答No.2

noname#230359

質問の内容と異なるアドバイスになるかもしれませんが、以下に記述します。
慣れない計算方法でもあると思いますが、内容を確認してみてください。

さて、URLに示す内容の如く、トリチェリの定理を使用して計算をします。
圧力は、流体高さに変更が可能です。(流体の比重や密度を利用して、)
例えば、比重１の水は、10mの底の圧力は約0.1MPa(1kg/cm^2)となるとかで。
動粘度300cstは、市販品のエンジンオイル程度なので、ネバネバ状態ではないと想像します。

ですから、板厚1mm、φ1.2mmの穴から吐出させる流量とφ1.3mm→φ1.2mmのテーパー穴から
吐出させる流量の差は、計算で求める誤差範囲ないと推測するので、計算しても無駄です。
よくトリチェリの定理にて、流速を求める計算をしますが、
ア）穴の入口形状によって、形状係数が実験等で求められていて、それを使用して計算する
　　でも、φ1.3mm→φ1.2mmのテーパー穴の事例はない
　　板厚1mmタンク側壁とパイプの繋ぎ部分が、板外Ｒ(アール)でＲ＝2mmとかＲ＝3mmとか
　　の大きいＲならあるが　(でも、φ1.2mm程度の穴に対しては、ないだろう)
イ）穴の長さに対して、配管損失を求め計算する
　　でも、板厚1mmの長さのデータは無いかも
　　それに、穴の表面粗さの影響の方が大きい場合もある
の経験則からです。

http://chemeng.in.coocan.jp/fl/fl10.html

も参考になるかな？

参考URL：

http://fluid.mech.kogakuin.ac.jp/~iida/Lectures/nagare/2004/lec/nagare_07.files/frame.htm http://mm.ahs.kitasato-u.ac.jp

回答No.1

noname#230359

＞動粘度300cstの流体を圧力30MPaで板厚1mm、直径1.2mmの穴

これであれば、オリフィスになるように思います。

理想的なオリフィスではないにしても、どちらかというとオリフィスに近いといえるのではないでしょうか。

具体的なデータか、計算式が見つかれば良いのですが、何もなければ実験か流体解析が必要になりますね。

お礼

アドバイスありがとうございます。
オリフィスの計算式がJIS Z 8762にあるのですが、
逃げ角が45±15°に限定されています。
今回はこの角度範囲に入っておらず、ストレートの穴と
テーパ状になった穴の流量差を算出したいというわけです。
もしご存知でしたらアドバイスよろしくお願いいたします。