2021 熱と流体の流れの基礎

9問 • 2年前

問題一覧

管路を流れる流体について考える。管路を流れる流体の速度を増していくと、流れは層流から乱流に遷移する。乱流遷移の条件は無次元数である( 1 )数で整理される。( 1 )数は流れの慣性力と( 2 )の比を表しており、その値が臨界点を超えると乱流遷移が生じる。

レイノルズ, 粘性力

管路を流れる流体について考える。管路の摩擦圧力損失は、流れが層流であるか乱流であるかによって大きく異なる。円管内の十分に発達した層流では、断面平均速度は管中心流速の( 1 )倍となり、圧力損失は円管の長さの( 2 )乗に比例する。

0.5, 1

ポンプによる液体の輸送について考える。液体の輸送に使用されるポンプは、機械エネルギーを流体に連続的に与える流体機械である。流体ポンプから有効に受け取るエネルギーは、圧力のエネルギー、運動エネルギー、( 1 )のエネルギーの和となる。流体の単位面積当たりに受け取るエネルギーをEとすると、その単位はJ/m³であり、これは( 2 )の単位と等しい。

位置, 圧力

ポンプによる液体の輸送について考える。ポンプの全揚程は、前問のEを液体の( 1 )と重力の加速度で除したもので、全揚程の単位は( 2 )である。流体がポンプから単位時間当たりに有効に受け取ったエネルギーは、Eに( 3 )を乗じることによって得られ、その単位は( 4 )である。

密度, m, 体積流量, W

送風機による気体の輸送について考える。気体の輸送に使用される送風機について、ポンプの全揚程に相当する( 1 )がある。これは、気体を( 2 )圧縮するのに必要なエネルギーから得られる。

断熱ヘッド, 等エントロピー

送風機による気体の輸送について考える。送風機の形式を選定するための重要な指標が比速度である。比速度は送風機の( 1 )の平方根に比例する。一般に軸流ファンの比速度の値は( 2 )である。

流量, 1000〜2500

図はマノメータを用いて、直円管を流れる水の鉛直上昇流の中のa点の位置における正圧Pwを測定している様子である。マノメータには密度ρの不溶性液体が使われ、マノメータの左管の上部には密度ρwの水が満たされている。マノメータの右管の上部に大気開放であり、大気圧はP₀である。マノメータの左管の、水と不溶性液体の界面における圧力をP₁、その界面と同じ高さのマノメータの右管における圧力をP₂とすると、hとHは図に示した高さである。重力の加速度をgとすると、PwとP₁には次の関係がある。 Pw=( 1 )-① P₁とP₂には、( 2 )の原理により、次の関係がある。 P₁=P₂-② P₂とP₀には次の関係がある。 P₂=( 3 )-③ 式①、式②及び式③からP₁とP₂を消去すると、PwとP₀の関係が次式のように得られる。 Pw=( 4 )-④ 式④を用いることによって、マノメータPwを測定することができる。

P₁-ρwgh, パスカル, P₀+ρgh, P₀+(ρH-ρwh)g

個体内の熱移動は( 1 )と呼ばれ、( 2 )と物性値である( 3 )の積によって単位時間・単位面積当たりの伝熱量である( 4 )を算出できる。一方、個体壁面とその面に接して流れる流体との間の熱移動は( 5 )と呼ばれる。平板隔壁を通しての、隔壁両側を流れる高温流体と低温流体との間の熱移動は( 6 )と呼ばれる。

熱伝導, 温度勾配, 熱伝導率, 熱流速, 熱伝達, 熱通過

相変化を伴う熱伝達について考える。水を容器に入れて水中に置いた伝熱面(白金線)を静かに通電加熱する場合について考える。加熱量を変化させたいときの伝熱面の過熱度(伝熱面温度と水の飽和温度との差)と熱流速との関係を図示したものを( 1 )と呼ぶ。過熱開始後、沸騰し始める沸騰開始までは( 2 )領域である。沸騰開始点に到達後、さらに加熱量を大きくしていくと過熱度も大きくなり( 1 )上では( 3 )に達する。加熱開始点からここまでを( 4 )領域と呼ぶ。さらに加熱量を大きくしていくと伝熱面温度が急激に上昇して過熱度も急激に大きくなり、( 5 )領域に移行する。

沸騰曲線, 自然体流, 極大流流速点, 角沸騰, 膜沸騰

機械保全実技(潤滑油)

まうそ · 14問 · 4年前

機械保全実技(潤滑油)