キャビテーション指数計算機

履歴背景

キャビテーションは、液体内、通常は局所圧力が液体の蒸気圧を下回ることによって蒸気泡が発生する現象です。これらの気泡は激しく崩壊し、特にポンプ、タービン、プロペラなどの油圧システムにおいて、表面を損傷する可能性があります。キャビテーションの可能性を評価するために、エンジニアはキャビテーション係数を使用します。これは、システム全体の圧力差と動圧を比較する無次元数です。

計算式

キャビテーション係数（σ）の計算式は次のとおりです。

\[ \sigma = \frac{P{inlet} - P{vapor}}{0.5 \times \rho \times V^2} \]

ここで：

• \(P_{inlet}\) = 入口圧力 (Pa)
• \(P_{vapor}\) = 蒸気圧 (Pa)
• \(\rho\) = 流体密度 (kg/m³)
• \(V\) = 流体速度 (m/s)

計算例

仮定：

• 入口圧力 \(P_{inlet}\) = 300,000 Pa
• 蒸気圧 \(P_{vapor}\) = 2,340 Pa
• 流体速度 \(V\) = 15 m/s
• 流体密度 \(\rho\) = 998 kg/m³

\[ \sigma = \frac{300,000 - 2,340}{0.5 \times 998 \times 15^2} = \frac{297,660}{0.5 \times 998 \times 225} = \frac{297,660}{112,725} \approx 2.64 \]

重要性と使用事例

キャビテーション係数は、流体力学と水理工学において不可欠です。エンジニアはこれを使用して、キャビテーションが発生するかどうかを予測し、キャビテーションによる潜在的な損傷を回避するためのシステム設計を可能にします。これは、キャビテーションが著しい効率低下と機械的摩耗を引き起こす可能性のあるポンプ設計、水力タービン、船舶プロペラの解析において特に重要です。

よくある質問

1. キャビテーションとは何ですか？ キャビテーションは、低圧のために液体中に蒸気泡が発生する現象です。これらの気泡は激しく崩壊し、機械的損傷を引き起こします。

2. キャビテーション係数は何を示していますか？ キャビテーション係数は、キャビテーションの可能性を示しています。値が低い（< 1）場合はキャビテーションが発生する可能性が高く、値が高い（> 1）場合はキャビテーションが発生する可能性が低いことを示します。

3. どのようにキャビテーションを防ぐことができますか？ 入口圧力を上げる、流体速度を下げる、または蒸気圧の低い流体を使用することで、キャビテーションを防ぐことができます。

この計算機は、エンジニアが油圧システムにおけるキャビテーションリスクを予測し、軽減するのに役立ちます。