フィッティングによる圧力損失をどのように判断しますか?

最近のフルード パワーのウェビナーで、適切なフィッティングの選択とサイジングに関するプレゼンテーションを行っているときに、出席者から質問されましたが、うまく答えられませんでした。ウェビナーの後半近くで、フィッティングによる圧力損失について説明していました。作動油が流れるための健全で妨げのない経路を確保することで、分子を押し出すだけでなく、有用な作業のために重要なエネルギーを節約できます。ティー、エルボ、アダプターを過度に使用すると圧力が低下するため、このようなフィッティングはできれば避ける必要があります。

フィッティングによる圧力低下の要因を説明しました。直径、流量、曲げ半径、表面仕上げ、レイノルズ数。もちろん、ほとんどの人は導管の直径、流量、および圧力損失の間に直接的な関係があることを知っています。流量が多いほど、またはフィッティングが小さいほど、圧力損失が大きくなります。直径が減少するにつれて、圧力損失が指数関数的に増加することに注意する必要があります。これは、フィッティング サイズがエネルギー損失に与える影響です。

あまり考慮されていませんが、曲げ半径は、チューブ、ホース、または継手内で流体が方向を変える力の強さです。画像では、2 つの 90 度エルボが比較されています。 1 つのフィッティングの内部は、劇的に変化することなく半径をスムーズに移行し、流れが層流に近づくようにし、過剰な背圧を防ぎます。もう 1 つの鍛造および機械加工されたエルボ フィッティングは、流体経路をより大幅に変更し、オイルが方向転換エネルギーを失うと背圧が発生します。

できれば、地元の遊園地にある極端なウォータースライダーを想像してみてください。スライド ドアが開き、後部がスライドに接触して垂直から水平に方向を変え始める前に、10 フィート真っ直ぐ下に降ります。ここで、落とし戸が開いて、20 フィート落下し、ドシンという音を立てて着地したと想像してください。目の前は真っ暗なトンネル。しかし、あなたは前進する勢いをすべて失っており、あなたをトンネルに押し込むためにさらに多くの物体が落とされるまで、あなたのエネルギーは失われません.

私の例は極端ですが、それでも重要です。コーナーを 90 度曲がるにはエネルギーが必要ですが、このコンセプトはフルード パワーで失われることはありません。曲げ半径と導管の壁の滑らかさの組み合わせがレイノルズ数に寄与します。レイノルズ数は、粘度などの他の要素に依存する無次元の記述です。レイノルズ数は次のように定義されます。計算したり覚えたりする必要はありませんが、要素を見てください:

どこ
DH はパイプの水力直径 (パイプが円形の場合は内径) (m)、
Q は体積流量 (m3/s)、
A はパイプの断面積 (m2)、
u は流体の平均速度 (m/s)、
μ (ミュー) は流体の動的粘度です
ν (nu) は動粘度です
ρ は流体の密度 (kg/m3)

油圧システム用に選択したフィッティングによる圧力損失を理解する上で、日常的に使用する複雑さを指摘するための方程式を示しているだけです。もっと良い方法があるに違いありません。先ほど話した出席者が登場します。彼らは、メーカーが販売するフィッティングの圧力損失を公開しているかどうかを私に尋ねましたが、私はその質問に答えることができませんでした.確かに、このような圧力損失の数値がカタログに掲載されているのを見たことはありませんでしたが、調べてみるつもりだと言いました.

広範囲にわたる調査の後、私は…何も思いつきませんでした。まあ、ゲイツがいなかったら、ほとんど何もありませんでした。 Gates の Web サイト (ここにあります) に計算機があり、流量、ホースの直径と長さ、流体特性、フィッティングとアダプターの数などのパラメーターを詳しく説明できます。エルボー、アダプター、ティー、さらにはストレート カップリングから選択できます。 2 回のテストで、1/2 インチのホース、12 gpm、および標準の作動油特性を選択しました。 1 つのテストにはフィッティングがなく、もう 1 つのテストには約 12 個のティーとエルボーがありました。 2 番目のテストでは、システム全体で 200 psi の圧力降下が追加されました。

したがって、どれを選択するかを簡単かつ明確にする圧力降下のフィッティングごとのリストではありませんが、現在のシステムをベンチマークし、効率を改善するためにどこに立つことができるかを確認するための優れたツールです.電卓をいじってみるだけでも、フィッティング、エルボー、ティーが背圧によってエネルギーを大幅に削減する様子を知ることができます。特に既存の CAD プログラム向けの流体力学モデリング ソフトウェア パッケージが利用可能ですが、これらは購入とライセンスに費用がかかります。フィッティングによる圧力損失を簡単かつ繰り返し推定する方法が必要な場合は、Gates Fluid Flow Pressure Calculator が最適です。