| この記事は検証可能な参考文献や出典が全く示されていないか、不十分です。出典を追加して記事の信頼性向上にご協力ください。(このテンプレートの使い方) 出典検索?: "オリフィス板" – ニュース · 書籍 · スカラー · CiNii · J-STAGE · NDL · dlib.jp · ジャパンサーチ · TWL(2011年7月) |
オリフィスとは、薄い壁に開けた流体を流す小さな穴のことで、そのような穴をつけた薄板をオリフィス板(英語: orifice plate)と呼び、流量を板の位置で調節し、また測定にも使われる。一般には、流体を流す円管の中に置き、円盤や円筒の形をした絞りになっているが、測定に使う精密なものでは、形状や計測方法を JIS Z 8762 で定めている。高い圧力損失を利用して、ショックアブソーバーなどにも使われている。流体を流す穴の長さが、穴の断面積に対して比較的長いものはチョークと呼ばれ、オリフィスとは区別される。
直径
の円管よりも小さい 直径
のオリフィス板を入れると、ベルヌーイの定理により下流側では圧力が下がる。この前後の圧力差から流量を求める。同じ原理を使用して流速を測るものにピトー管がある。
流量の計測[編集]
流量Q [m3/s] はオリフィス板前後の差圧 Δp [Pa] から次式で求められる:
![{\displaystyle Q=\alpha \epsilon A{\sqrt {\frac {2\Delta p}{\rho }}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0d6ea1719a1b91ccbddd892486552b96fa5593c6)
ただし、α(に含まれる流出係数 C )を求める式にはレイノルズ数ReDが含まれ、ReD を求めるためには流量Q を知る必要があるため、この式の右辺は直接計算することができない。そのため、流量Q を求めるためにはイタレーションが必要となる。
ここで、
![{\displaystyle \alpha ={\frac {C}{\sqrt {1-\beta ^{4}}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a40152bb4b693f0091668c993c0653f25f06a231)
:膨張補正係数
:絞り断面、m2 - ρ: 流体の密度、kg/m3
- C は流出係数と呼ばれ(河川学における同名の「流出係数」とは違う意味である)、下記の式により求める。
- L1 < 0.4333 のとき
![{\displaystyle C=0.5959\,+\,0.0312\beta ^{2.1}\,-\,0.1840\beta ^{8}\,+\,0.0029\beta ^{2.5}\left({\frac {10^{6}}{Re_{\mathrm {D} }}}\right)^{0.75}\,+\,0.0900L_{1}{\frac {\beta ^{4}}{1-\beta ^{4}}}\,-\,0.0337L_{2}\beta ^{3}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/bdf58864159fd2b49f4786d45ed7b3a59fc3ce81)
- L1 ≧ 0.4333 のとき
![{\displaystyle C=0.5959\,+\,0.0312\beta ^{2.1}\,-\,0.1840\beta ^{8}\,+\,0.0029\beta ^{2.5}\left({\frac {10^{6}}{Re_{\mathrm {D} }}}\right)^{0.75}\,+\,0.0390{\frac {\beta ^{4}}{1-\beta ^{4}}}\,-\,0.0337L_{2}\beta ^{3}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c32c150289316125067309b26ab5d0bae0360d81)
:絞り直径比 - κ:アイゼントロピック指数(理想気体では比熱比に等しく5/3)
- p1 :オリフィス上流側の圧力取出口の圧力、Pa
- d :絞り直径, m
- D :円管の直径, m
- L1 :オリフィス板上流面から上流側圧力取出し口までの距離をD で割った値
- L2 :オリフィス板下流面から下流側圧力取出し口までの距離をD で割った値
:円管直径D を代表長とするレイノルズ数
:管路内の平均流速、m/s - ν :流体の動粘性係数、m2/s