資料紹介

オリフィスを利用し、圧縮性流体の熱力学的状態変化について理解する。オリフィス特性から基礎的ノズル理論を把握する。
２． 理論
図１に示すようにオリフィス（先細ノズル）中の完全ガス１次元流れとする。
? 可逆断熱変化の場合（Pｖκ＝Const）
　　エネルギー保存の法則より
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
　　　　 　　　　　　（２）
　　　ｗ1/w2<<1のとき、
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　（４）
記号はそれぞれｗ：速度、ｈ：エンタルピ、Cp：定圧比熱、T：絶対温度、κ：比熱比、R：ガス定数、m：質量流量、F：オリフィス断面積
? 授受を伴う可逆変化の場合（Pｖｎ＝Constに従うものとする）
　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　（５）
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　（６）
ここでｎ：ポリトロープ指数である。
? 摩擦を伴う非可逆断熱変化の場合（Pｖｎ＝Constに従うものとする）
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　（７）
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　（８）
? 臨界状態（mが背圧P2に対して最大値をとる）
　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（９）
　　　を臨界状態の条件とし、このときのP2/P1を臨界圧力比Pc/P1とする。
　i)　?の場合
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（10）
　　　このときの流出速度は、
　　　　 （Sound　Velocity）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（11）
ii) ?の場合
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（12）
　　　このときの流出速度は、
　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（13）
iii) ?の場合
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（14）
　　　このときの流出速度は、
　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　（15）
　　　　　　臨界圧力を超え、背圧が真空に近づいても、出口速度が音速に達しているため、背圧の影響は上流に及ばず、流れはその状態で閉塞する（Choke）。したがってｍ/F-P2/P1曲線は図２に示すようになる。またκ（ｎ）とPc/P1の関係を表１に示す。

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機械工学実験報告書
テーマ：圧縮性流体のオリフィス特性
共同実験者：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
年機械工学科
実験の目的
オリフィスを利用し、圧縮性流体の熱力学的状態変化について理解する。オリフィス特性から基礎的ノズル理論を把握する。
理論
図１に示すようにオリフィス（先細ノズル）中の完全ガス１次元流れとする。
可逆断熱変化の場合（Pｖκ＝Const）
　　エネルギー保存の法則より
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
　　　　 　　　　　　（２）
　　　ｗ1/w2<<1のとき、
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　（４）
記号はそれぞれｗ：速度、ｈ：エンタルピ、Cp：定圧比熱、T：絶対温度、κ：比熱比、R：ガス定数、m：質量流量、F：オリフィス断面積
授受を伴う可逆変化の場合（Pｖｎ＝Constに従うものとする）
　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　（５）
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　（６）
ここでｎ：ポ...

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