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ベンチュリ効果(ベンチュリこうか、英語:Venturi effect)は、流体の流れを絞ることによって、流速を増加させて、低速部にくらべて低い圧力を発生させる機構である。イタリアの物理学者ジョヴァンニ・バッティスタ・ヴェントゥーリ(Giovanni Battista Venturi)にちなむ。ベンチュリ効果を応用した管をベンチュリ管(Venturi tube)、計測器をベンチュリ計(Venturi meter)という。
連続の式から、流量が一定のとき流れの断面積を狭くすると流速は増加する。流体が非圧縮性であるとき、すなわち密度が一定であるとき、右の図でとなる。
ベルヌーイの定理から流速が高くなると圧力は低くなる。液体を扱う場合として、ガソリンを吸入するエンジンのキャブレター、霧吹き、エアブラシ等につかわれている。
ベンチュリ計による流量の計測
ベンチュリ管は流量の計測にも用いられる(ベンチュリ計)。流量の計測では絞る前の部分(図の点"1")と絞り部(図の点"2")の圧力を測定し、各断面の断面積が既知であるなら、連続の式とベルヌーイの定理から理論的に流量が求められる。
ここで、流体は非圧縮性で密度は 一定とし、定常流とする。絞る前の管の断面積・流速・圧力・水頭をそれぞれ 、絞り部の管の断面積・流速・圧力・水頭をそれぞれ 、流量を 、重力加速度を とすると、次の式が成り立つ。
- (ベルヌーイの定理)
連続の式より であるから、上の式に を代入し、また管路が水平とすれば であり、点1と点2での差圧を と置けば、上の式は流量 について次のようになる。
- または (理論的な流量を求める式)
実用上は、慣性力や粘性によるエネルギー損失が起こるので、次のようになる。
- (実用的な流量を求める式)
ここで、 は流量係数と呼ばれ、一般的には 0.96~0.99 となる[1]。
- ただし
となる流量係数 も計算の便宜上から用いられることがある。
脚注
- ^ 今木清康著『機械工学の基礎』(理工図書)199ページ、などを参照。
関連項目
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