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組立単位の換算(有効数字3桁)

学籍番号
氏  名
直径 \( D = 6 \, cm \)の管内を密度 \( \rho = 985 \, kg/m^3\)の流体が(体積)流量 \(Q = 0.2 \, m^3/min \) で流れており,
基準位置からの高さ \( h = 5 m \)の位置の円管断面において圧力(静圧) \( p_s \),速さ \( v \) は一様である.
\( p_s = 300 \,kPa\) の場合以下の問いに答えなさい.なお,重力加速度 \( g = 9.80665 \, m/s^2\)とする.
(A) 断面積 \( A \) を求めなさい. m2
(B) 断面平均速度 \( v \) を求めなさい. m/s
(C) 動圧 \( p_d = \rho \Large \frac{v^2}{2} \) を求めなさい. kPa
(D) 全圧 \( p_t = p_s + p_d \) を求めなさい.
kPa
(E) ピエゾ圧 \( p_{piezo} = p_s + \rho g h \) を求めなさい. kPa
(F) 断面を毎秒通過する全エネルギー \( E \) を求めなさい. kW

動圧:損失なしで流れがよどみ点へ減速した場合に上昇する圧力
\( \rho Q [ kg/s ] \times \Large \frac{p}{\rho} \normalsize \,[ J/kg ] \rightarrow [ W ]\)
\( Q [ m^3/s ] \times p \normalsize \,[ Pa ] \rightarrow v [m/s] \times A [m^2] \times p [Pa] \rightarrow [ W ]\)


ヒント:\( E = Q \times ( p_s + \rho \Large \frac{v^2}{2} \normalsize + \rho g h) \)