異物をエアーを当てて吹き飛ばす計算

質問

吸引機で大きさ縦3㎜×横２㎜×高1㎜の小さいアルミの異物を吸引したい（アルミ比重2.7）
その時のアルミが吸引機に吸い込まれていくためのアルミにあたる風圧または流速を求めたいです
素人にイメージで分かる簡単な計算式で教えて頂きたくよろしくお願いします。

回答No.3

lumiheart · ベストアンサー

吸引ノズルの事例は少ないけれど、噴き出しノズルなら資料は多い
パラメータのどれかがマイナス符号になるだけで大差は無いと思えばそれなりに
https://www.meijiair.co.jp/technology/gun/nozzle.html
https://sgs.nozzle-network.com/jp/tools/unit.html

集塵機選定計算
https://www.ohm.jp/clean/dustcube/technical/
https://www.apiste.co.jp/gde/guide/

回答２さんのは物体を動かすための最低風速の計算
それよりも実用的なのは御予算から可能な最大風速の計算
最大風速は御予算で決まる　＜物理方程式じゃあなかったりする
https://www.dyson.co.jp/shop/vacuum-cleaners.aspx
https://www.makita.co.jp/product/syuuzin_series/cl280fd/cl280fd.html

御予算が有れば風速300m/secが可能になる
御予算が無かったら絵に描いた餅に過ぎない
御予算が許す限りの大きさのブロアで最大風速は決まる

回答No.4

ohkawa3

回答(2)追記です。
先の試算では、鋼板上にアルミ片が散らばっていると想定しました。
空気には粘性があるので、鋼板の表面から離れた位置では所要の風速を確保したとしても、表面では風速はゼロに近づくので、吹飛ばし（吸込み）を妨げる可能性があることを考えた方が良さそうです。
次のURLの情報を参考に、代表長さLを1 mm、風速を6.9 m/sとしてレイノルズ数を計算してみると、Re＝450程度です。つまりは、鋼板上を流れる風は、層流であって表面付近では風速が低下して、目論んだ駆動力が得られないことを想定する必要がありそうです。
もっと風速を上げるとか、鋼板に小穴を沢山設けて下から空気を吹き出すようにしてアルミ片を浮き上がらせるとか、家庭用の掃除機のようにブラシを使って掻き上げるなど工夫が必要になりそうです。
このようなプロセスを、たくさん勉強ができて楽しいと思うか、深みに嵌って苦しいと思うか・・・・いずれでしょうか？
https://www.cradle.co.jp/media/column/a293

回答No.2

ohkawa3

風力によって物体に働く力Fは、次の式で求められます。
F = (1/2)Cd⋅ρ⋅S⋅Ｖ²
F ：発生する力 [N]
ρ：流体の密度 [kg/m³]
空気は1気圧 20℃で約1.2 kg/m³
V ：流速 [m/s]
S ：前面投影面積 [m²]
Cd：抗力係数（形状による）・・直方体形状なら、まずは1.0を代入

回答(1)さんから、机上の空論は現実には使えないとお叱りを受けそうですが、勉強のために、吹飛ばす（吸込む）ために必要な風速を求めてみましょう。

縦3㎜×横２㎜×高1㎜のアルミ片の質量は、16 mg＝16E-3 kgほどです。
アルミ片が水平な鋼板の上に落ちていると仮定して、滑動させるには摩擦力に打ち勝つ水平力を加える必要があります。
摩擦係数を0.36と見積もれば、滑動させるのに必要な力Fは、
　F＝16E-3 kg×9.8 m/s^2×0.36＝57 μN

摩擦係数：
https://jp.misumi-ec.com/tech-info/categories/plastic_mold_design/pl07/c0874.html

冒頭に記載した式を使って必要な風速を求めてみましょう。
F＝57 μN＝0.5×Cd×ρ×S×V^2
ここで、Cdは、仮に1.0とします。
　　　　ρは、空気の密度で、1.2kg/m^3
　　　　Sは、1×2mmの面を仮定して2.0E-6m^2を代入します。
57 μN＝0.5×1.0×1.2×２.0E-6×V^2 なので、
V^2＝57 μN÷（0.5×1.0×1.2×２.0E-6）＝47.5 (m/s)^2
V＝6.9 m/s　という計算結果です。

この値は、アルミ片が散らばる領域に亘って必要な風速であって、吸込み口ではもっと大きな風速が必要です。また、風速は、吸込み口から離れるにしたがって急速に低下しますが、その低下の程度を抑制するために整風板（風のガイド）を設けるなどの工夫が必要と思います。

この程度までは、手計算で机上検討できますが、現実にはアルミ片がオイルなどで粘着したりした場合などまで考慮する必要があるので、実験的アプローチが必須として設計を進めることをお勧めします。

回答No.1

hahaha8635

死屍累々なんだけどなぁ
計算では出ません

ポンポン船の仕組み
https://www.jsme.or.jp/ted/NL53/TED-Plaza_NL53.htm
深く考えると作用と反作用で進まないんじゃないかという疑問が...

の答えと一緒

まあ理論的には
断面積にあたる風圧が従量に勝てば吸い込まれるんだろうが
https://www.mitsubishielectric.co.jp/ldg/ja/air/guide/support/knowledge/detail_02.html

メンコなんてやってない世代だろうし