流体力学問題
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皆さんもご存知の通り、ベルヌーイの方程式というものがありますが、簡単に言えば、流速が速いほど圧力は低くなるというものです。本質はエネルギー保存則だが、私にはずっと理解できない矛盾点がある。母管が外側に水を供給しており、その母管の先端に調整弁があるとします。調整弁を開くと、流量は以前よりも増えます。これは母管の圧力が低下することで、つまり私たちが言うところの流速が速く、圧力が低いという状況です。 しかし、調節弁を変えない限り、流量を増やす唯一の方法は圧力を上げること、つまりマザーパイプの圧力を高めることです。マザーパイプの圧力が上がると、流量が増え、流速も速くなります。 これら2つの理論は矛盾しない。前者は流速と圧力の関係で、後者は流速と圧力差（圧力降下）の関係だ。理論上は矛盾しないが、私の分析では、2番目の場合、逆算すると流量が増えるので、主管の圧力は下がるはずだ。なのになぜ増えるのか。ここでは圧力差をどのように決定するかを分析している。簡単に言うと、母管の圧力が上昇したということですね。この点から分析すると、圧力の発生源が増えたため、圧力差も大きくなり、その結果流速が速くなったのです。もし単独で母管の圧力だけを見ると、圧力が上昇すれば流量は小さくなるはずです。矛盾しているような気がするんですが、これは分析ポイントの選び方に問題があるのか、それとも何か定義の理解に問題があるのかわかりません。とても簡単な問題なのに、どうしても説明できないんです。 海川の友達たち、どこが間違っているのか教えてほしいです。
逆算するときはベルヌーイは使えない。マスターパイプの圧力を上げるとエネルギーバランスが崩れてしまう
ありがとう。つまり、私が言った2番目のケースというのは、エネルギーが増加することで流速が上がるというもので、外部からエネルギーが供給されるわけであり、ベルヌーイが説明したエネルギー保存則や、圧力エネルギー頭と速度エネルギー頭の変換関係ではない、ということですね。 そういう意味ですよね？
ありがとうございます。でも、まだ一つわからないことがあります。以前見た理論では、並列ポンプの場合は揚程は上がらず、流量だけが増えるというものでした。しかし、発電所で働いているときに、ポンプを並列に接続しても揚程は上がることが分かりました。なぜなら、2台のポンプが同じ母管に接続されているからで、これは私が以前描いた図と同じです。ポンプを2台使う方が1台の場合よりも圧力がはるかに高くなるのはなぜでしょうか？また、同じポンプでも接続する管の直径が異なると、流速や圧力も変わってきます。細い管を使うと流速が速くなり、圧力も高くなります。（太いものと比べると）これは同じポンプで、エネルギーも保存されます。なぜベルヌーイの法則にも合わないのでしょうか？ もしかして、管の直径のせいか？管径が異なり、状況が異なればベルヌーイの法則は使えないのか？ ここの細い管は、流速が速くて圧力が高いように感じます。ベルヌーイとは正反対なのか？責任者の大神様、教えてください。ずっと悩んでいます
この問題は、私たちの「毎日一問」コーナーの内容で、フォーラムで熱く議論しました。後ほどそのスレッドを見つけてお届けします。
これはポンプの性能曲線と配管の特性曲線に関する問題です。ポンプの並列接続とは、曲線上でポンプの揚程は変わらず、流量が重ね合わされることです。実際には配管の特性曲線との交点がずれるため、他の条件が変わらない場合、並列接続でも直列接続でも流量と揚程が同時に増加する。 詳細は下の投稿をご覧ください。 【毎日一問】遠心ポンプの直列・並列運転に関する議論 http://bbs.hcbbs.com/thread-1413143-1-1.html (出典：海川化工フォーラム)