I．管摩擦係数およびベンチュリ管流量係数の測定 (担当：谷口) 1. 実験

機械工学実験
Ｉ．管摩擦係数およびベンチュリ管流量係数の測定 (担当：谷口)
１. 実験目的
◎管摩擦係数の測定
◎ベンチュリ管による流量計測
の原理を体験学習する．
ベンチュリ管による流量計測
実験テキストの<参考資料>より
「水力学」，宮井他２名，森北出版，p53．
これは何？
なんでついている？
流量係数
=
Q α
A2
1 − (A2 / A1 ) 2
 ρm 
2 gh 
− 1
 ρ

ベンチュリ管の流量係数αの測定
9.8 [m/s 2 ]
3
(体積)流量 Q [m /s]
=
Q α
水の密度
A2
1 − (A2 / A1 ) 2
示差
温度を計測し，
物性値表より算出
既知
水銀の密度
流量係数
衡量法により測定
示差を測定

 ρm  
A2
α=
Q÷
− 1 
2 gh 
2
 ρ
 
 1 − (A2 / A1 )
本実験で使用した
ベンチュリ管の
内部寸法
 ρm 
− 1
2 gh 
 ρ

衡量法による流量計測
ある時間 T [s]内に容器に溜めた水の質量
を M [kg]とすると，
質量流量 G [kg/s] =
体積流量 Q [m3 /s] =
管摩擦係数λの測定
900 [mm]
LV2
hf = λ
d 2g
16 [mm]
900 [mm]
長尺で測定
9.8 [m/s 2 ]
16 [mm]
管摩擦係数
2d g hf 2d g hf π2 d 5 g hf π2ρ2 d 5 g hf T 2
=
λ =
=
=
2
2
2
16Q
LV
8LQ
8LM 2
L 2 4
πd
V =
4Q
πd 2
Q=
M
ρT
4Q
V = 2
πd
衡量法により測定
管摩擦による損失ヘッド hf
層流
乱流
① λ
=
64
Re
(Re < 2300)
−1/ 4
② ブラジウスの式 λ = 0.3164 Re
(Re = 3 ×103  1×105 )
管が水平でない場合の補正
管が右上がりになって
いる場合
p1 V 2 p2 V 2
LV2
+ =
+
+ z2 + λ
ρg 2 g ρg 2 g
d 2g
p1 − p2
LV2
− z2 =
λ
ρg
d 2g
p1 − p2 =
ρgh より
LV2
∴ h − z2 =λ
d 2g
役割分担
A. ノートPCへの計測データ入力
B. 入力データのチェック
C. 時間計測
D. 5リットル容器に水を溜める
E. 水の重量計測
F. マノメータの左の指示値の読み
G. マノメータの右の指示値の読み
H. 全体の状況確認
４. 測定項目
流量をほぼ等間隔に6種類変えて，
(1) ベンチュリ管の流量係数αを測定する．
(2) 滑らかな円管の管摩擦係数λを測定する．
流量設定１つに
つき，５回計測
※管摩擦係数の場合だけ，
最大流量時に１０回計測
～実験スタート～
実験報告書の提出について (1/2)
① まず，TAのチェックをうける．
ＴＡ
・小野寺 晟也(３０６室)：
・佐々木 聡凜(３１２室)：
番～
番～
※ＴＡから具体的な指示がありますので，
それに従うこと．
【厳守】
次週の水曜日12:00までに，谷口まで「実験報告書」を
提出すること．
番
番
実験報告書の提出について (2/2)
② TAのOKがでたら，
３０６室前
(１)上の箱に入れる．
実験テキストを持参して
来室してください．
と押印されるまで，上の箱に
実験報告書を出し続ける．
(２)上記の文言が押印されたならば，
“12:00～13:00以外”の時間帯に
来室して，口頭試問を受ける．
※口頭試問の結果次第で，「実験報告書」を受理するか
どうか判断します．
以上．
押印例
これが押印されたならば，後は，口頭試問のみ．
期限日時
※レポートには，コメントなどを記載しております．
※コメントに対して，加筆修正して構いませんが，原本は抜かないように!!
加点対象
報告書の内容・書式について
※谷口担当の実験課題のみ
下記URLに説明がありますので，それに沿って報告書を作成してくだ
さい．
http://web.cc.iwate-u.ac.jp/~tani/mech_exp/
レポートを提出する際は，このクリップで留めてください．
【注】ホッチキスで
留めないこと！
５. 報告事項 (1/2)
(1) ベンチュリ管の流量係数αと流量 Q [ / min] の関係をグラフに
描き，考察を述べなさい．
必須
(2) ベンチュリ管の流量係数の平均値 α を使用して，水銀マノメータの
示差 h [m] から流量 Qα [ / min] を算出し，衡量法により測定した
流量 QW [ / min] とどれだけの”違い”があるかを調べることにより，
本実験で用いたベンチュリ管の性能について考察を述べなさい．
【ヒント】”違い”を実験で使用したベンチュリ管の精度と概算し
て，市販の流量計の精度と比較し，考察すればよい．ただし，
比較する際には，計測可能流量範囲，流体の種類などを本実
験の状況と合わせて行うこと．
(3) 管摩擦係数λとレイノルズ数Reの関係をグラフに描き，考察を
述べなさい．
５. 報告事項 (2/2)
(4) 最大流量時において得られた管摩擦係数λの
自由課題
・ 相対合成標準不確かさ uc (λ ) / λ
・合成標準不確かさ uc (λ )
・ 拡張不確かさ U
を求め，報告しなさい．
さらに，不確かさを減らすには，実験方法・計測方法をどのように
改良すれば良いかについて述べなさい．
【注１】算出に至った仮定および算出過程は，省略せずに
きちんと記述すること．
【注２】「何をどうすると，何の不確かさがどのくらい減る
のか」を定量的に説明すること．
６. その他，連絡事項 (1/2)
◎ 「考察を述べなさい」は「結果を述べなさい」とは違います．混同しない
ように!!
◎ 下記URLに，実験報告書を作成する際の「補足資料」および「諸注意」
を掲示しています．また，成績評価基準も掲載しています．必ずよく読
んでおくこと．
http://web.cc.iwate-u.ac.jp/~tani/mech_exp/
報告書が受理されるかどうかのポイント
◇ 実験方法，データ処理方法について，理解しているか？ ← 提出の際，
試問
◇ 報告事項(1)～(3)がきちんと報告されているか？
◇ 報告書を雑に作っていないか？ ← 報告書を自分のメモ書き
と勘違いしていないか？
６. その他，連絡事項 (2/2)
成績評価について
◇ 報告事項(4)の内容に重みをおいて総合的に判断します．
※報告事項(1)～(3)よりも労力がかかるが，
エンジニアとして，「不確かさ」を知らないと恥．
◇ 報告書の再提出は，最高で３回までとし，
それまでに報告事項(1)～(3)が不十分な場合は不可とする．
おしまい