概要
流体は、その名の通り、流動性を持つ物質です。固体とは異なり、せん断応力によって変形します。せん断応力がどれほど小さくても、変形を起こすには十分な時間が必要です。この意味で、流体は形を持たないと言えます。
流体は液体と気体に分類できます。液体はわずかに圧縮可能で、開いた容器に入れると自由表面が存在します。一方、気体は常に膨張して容器を満たします。蒸気は液体に近い状態の気体です。
技術者が主に扱う液体は水である。水には最大3パーセントの空気が溶解している可能性があり、大気圧以下の圧力下では空気が放出される傾向がある。ポンプ、バルブ、配管などを設計する際には、この点を考慮しなければならない。
ディーゼルエンジン垂直タービン多段遠心インラインシャフト排水ポンプ このタイプの垂直排水ポンプは、主に腐食がなく、温度が 60 °C 未満、浮遊固形物 (繊維、砂利を除く) 含有量が 150 mg/L 未満の汚水または廃水を汲み上げるために使用されます。VTP 型垂直排水ポンプは、VTP 型垂直水ポンプをベースに、増設とカラーをベースとして、チューブの潤滑油を水に設定します。温度が 60 °C 未満で、一定の固形物 (鉄くず、細砂、石炭など) を含む汚水または廃水を送ることができます。
流体の主な物理的性質は、以下のように説明されます。
密度（ρ）
流体の密度とは、単位体積あたりの質量のことである。SI単位系では、kg/m³で表される。3.
水は最大密度である1000 kg/m³に達する。34℃では、温度の上昇に伴い密度はわずかに低下しますが、実用的な目的においては水の密度は1000 kg/m³です。3.
相対密度とは、液体の密度と水の密度の比のことである。
比質量（w）
流体の比質量とは、単位体積あたりの質量のことである。Si単位系では、N/mで表される。3通常の温度では、wは9810 N/mです。3または9.81 kN/m3（約10 kN/m）3 計算を容易にするため）。
比重（SG）
流体の比重とは、一定体積の液体の質量と、同じ体積の水の質量の比のことである。したがって、比重は流体の密度と純水の密度の比でもあり、通常は15℃における値である。
型番：TWP
TWPシリーズの移動式ディーゼルエンジン自吸式井戸ポンプは、シンガポールのDRAKOS PUMP社とドイツのREEOFLO社が共同で設計した緊急用ポンプです。このシリーズのポンプは、粒子を含むあらゆる種類の清浄、中性、腐食性媒体を輸送できます。従来の自吸式ポンプの多くの欠点を解決します。この種の自吸式ポンプは独自のドライランニング構造により、初回起動時に液体がなくても自動的に起動および再起動します。吸込ヘッドは9m以上です。優れた油圧設計と独自の構造により、75%以上の高効率を維持します。また、さまざまな構造の設置オプションがあります。
体積弾性率（k）
実用的な目的においては、液体は非圧縮性であるとみなされることが多い。しかし、パイプ内の非定常流など、圧縮性を考慮する必要がある場合もある。体積弾性率kは次式で与えられる。
ここで、pは体積Vに加えた圧力の増加であり、その結果として体積AVが減少する。体積の減少は密度の比例的な増加を伴うはずなので、式1は次のように表すことができる。
または水の場合、kは常温常圧下で約2150MPaである。したがって、水は鋼鉄よりも約100倍圧縮されやすいということになる。
理想流体
理想流体または完全流体とは、流体粒子間に接線応力やせん断応力が存在しない流体のことである。力は常に断面に対して垂直に作用し、圧力と加速度のみに限定される。実際の流体でこの概念に完全に合致するものはなく、運動するすべての流体には接線応力が存在し、それが運動を減衰させる効果を持つ。しかし、水を含む一部の液体は理想流体に近い性質を持ち、この簡略化された仮定を用いることで、特定の流れ問題の解決に数学的または図解的な手法を適用することができる。
型番：XBC-VTP
XBC-VTPシリーズ縦型長軸消火ポンプは、最新の国家規格GB6245-2006に準拠して製造された、単段式および多段式ディフューザーポンプシリーズです。また、米国防火協会（USPA）の規格を参考に設計を改良しました。主に石油化学、天然ガス、発電所、綿織物、埠頭、航空、倉庫、高層ビルなどの産業における消火用水供給に使用されます。さらに、船舶、海上タンク、消防船などの給水用途にも適用可能です。
粘度
流体の粘度は、接線方向またはせん断方向の応力に対する抵抗の度合いを示す指標です。これは、流体分子間の相互作用と凝集力によって生じます。実際の流体はすべて、程度の差こそあれ、粘度を持っています。固体におけるせん断応力はひずみに比例しますが、流体におけるせん断応力はせん断ひずみの速度に比例します。したがって、静止している流体にはせん断応力は存在しません。
図1.粘性変形
非常に短い距離 y だけ離れた 2 枚の板の間に閉じ込められた流体を考えます (図 1)。下側の板は静止しており、上側の板は速度 v で移動しています。流体の運動は、互いに自由に滑り合う無限に薄い層または薄層で起こると仮定します。横流れや乱流はありません。静止板に隣接する層は静止しており、移動板に隣接する層は速度 v で移動しています。せん断ひずみ率または速度勾配は dv/dy です。動粘度、またはより簡単に粘度 μ は次のように与えられます。
となることによって：
この粘性応力の式はニュートンによって初めて提唱され、ニュートンの粘性方程式として知られています。ほとんどすべての流体は一定の比例係数を持ち、ニュートン流体と呼ばれます。
図2．せん断応力とせん断ひずみ速度の関係。
図2は式3をグラフで表したものであり、せん断応力下における固体と液体の異なる挙動を示している。
粘度はセンチポアズ（Pa・sまたはN・s/m）で表される。2).
流体運動に関する多くの問題では、粘性は密度とともにμ/ρ（力に依存しない）の形で現れ、動粘性として知られる単一の項vを用いると便利です。
重油のνの値は900 x 10にも達する可能性がある-6m2液体の動粘度は温度の上昇とともに低下します。室温では、空気の動粘度は水の約 13 倍です。
表面張力と毛細管現象
注記：
凝集力とは、類似した分子同士が引き合う力のことである。
接着力とは、異なる分子同士が引き合う力のことである。
表面張力とは、蛇口から出る水滴が浮遊したり、容器に液体を縁から少し上まで満たしてもこぼれなかったり、針が液体の表面に浮かんだりすることを可能にする物理的性質です。これらの現象はすべて、混ざり合わない別の液体や気体に接する液体の表面における分子間の凝集力によるものです。表面は、均一に張力がかかった弾性膜で構成されているかのように、常に表面積を収縮させようとします。そのため、液体中の気泡や大気中の水滴は、ほぼ球形をしていることがわかります。
自由表面上の任意の仮想線に沿った表面張力は、その線の長さに比例し、線に垂直な方向に作用します。単位長さあたりの表面張力はmN/mで表されます。その大きさは非常に小さく、室温で空気と接触している水の場合、約73 mN/mです。表面張力はわずかに減少します。i気温の上昇とともに。
水力学におけるほとんどの応用分野では、表面張力は静水圧や動水圧に比べて一般的に無視できるほど小さいため、その重要性は低い。表面張力が重要となるのは、自由表面が存在し、境界寸法が小さい場合に限られる。したがって、水力模型の場合、実物では問題とならない表面張力の影響が模型内の流れ挙動に影響を与える可能性があり、シミュレーション結果を解釈する際には、この誤差要因を考慮に入れなければならない。
表面張力の影響は、大気に開放された小径管の場合に非常に顕著に現れます。これは、実験室の圧力計管や土壌の開口部など、様々な形で現れます。例えば、小さなガラス管を水に浸すと、図3に示すように、管の中で水位が上昇することが観察されます。
管内の水面、すなわちメニスカスは、上向きに凹んでいます。この現象は毛細管現象として知られており、水とガラスが接線方向に接触していることから、水の内部凝集力が水とガラスの付着力よりも小さいことがわかります。自由表面に隣接する管内の水圧は、大気圧よりも低くなっています。
図3．毛細管現象
図3(b)に示すように、水銀はやや異なる挙動を示します。凝集力が付着力よりも大きいため、接触角は大きくなり、メニスカスは大気に対して凸面を持ち、凹んでいます。自由表面付近の圧力は大気圧よりも高くなります。
マノメーターやゲージグラスにおける毛細管現象は、直径10mm以上のチューブを使用することで回避できる。
型番：ASN ASNV
ASN型およびASNV型ポンプは、単段二重吸込式分割渦巻きケーシング遠心ポンプであり、水道、空調循環、建築、灌漑、排水ポンプ場、発電所、工業用水供給システム、消防システム、船舶、建築物などにおける使用または液体の輸送に使用されます。
蒸気圧
十分な運動エネルギーを持つ液体分子は、液体の自由表面から飛び出し、蒸気へと移行します。この蒸気によって生じる圧力は蒸気圧Pと呼ばれます。温度の上昇は分子の運動を活発化させ、蒸気圧の上昇につながります。蒸気圧がその上にある気体の圧力と等しくなると、液体は沸騰します。15℃における水の蒸気圧は1.72 kPa（1.72 kN/m）です。2).
大気圧
地表における大気圧は気圧計で測定されます。海面における大気圧は平均101kPaで、この値が標準とされています。高度が上がるにつれて大気圧は低下し、例えば1500mでは88kPaまで低下します。水柱等価の高さは海面で10.3mで、しばしば水気圧計と呼ばれます。この高さは仮説上の値であり、水の蒸気圧によって完全な真空状態は実現できません。水銀は蒸気圧が無視できるほど小さいため、気圧計として非常に優れた液体です。また、水銀は密度が高いため、海面で約0.75mという妥当な高さの水柱を形成します。
水力学で遭遇する圧力のほとんどは大気圧より高く、相対的に記録する計器で測定されるため、大気圧を基準、つまりゼロとみなすのが便利です。圧力は、大気圧より高い場合はゲージ圧力、大気圧より低い場合は真空圧力と呼ばれます。真のゼロ圧力を基準とする場合、圧力は絶対圧力と呼ばれます。NPSH について説明している第 5 章では、すべての数値は絶対水気圧の単位で表され、海面 = 0 bar ゲージ = 1 bar 絶対 = 101 kPa = 10.3 m 水柱となります。
投稿日時：2024年3月20日