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流体機械流体機械流体機械流体機械（（（（第三回目第三回目第三回目第三回目））））

遠心羽根車 [１]

遠心羽根車の構造と内部流れ クローズド（密閉形）羽根車

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遠心羽根車 [１]

遠心羽根車の構造と内部流れ オープン羽根車

遠心羽根車 [１]

遠心羽根車の構造と内部流れ

羽根の両側に速度差が生じ、圧力面と負圧面が形成される。

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遠心羽根車 [２]

遠心羽根車の構造と内部流れ

圧力分布はそこに働く力のバランスにより決まる。

遠心羽根車 [２]

遠心羽根車の構造と内部流れ

静止した翼列に作用する力と羽根車に作用する力の違い

静止した翼列流れと直角方向に揚力が発生（翼作用）

回転する遠心羽根車揚力に加え、遠心力およびコリオリ力が発生

羽根の両面には静止翼列よりもはるかに大きな圧力差が生じる

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すべりと理論揚程

)(1

1122 uuth vuvug

H −=

オイラーヘッド

厚みのない羽根が無限枚数あり、流体が羽根に沿った角度で流入・流出する理想的な理論ヘッド

遠心羽根車 [３]

実際の羽根は厚みをもち、羽根枚数も有限であるので、相対流れは羽根に沿った方向に流出しない。

そのため、遠心羽根車の全ヘッドはオイラーヘッドよりも低下する。

遠心羽根車 [３]

すべりと理論揚程 羽根枚数が有限の場合の理論ヘッド

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遠心羽根車 [３]

すべりと理論揚程すべり：羽根車出口では、圧力面から負圧面に向かう

流れが引き起こされ、相対流れは羽根出口角β2bよりも小さいβ2で流出する。

遠心羽根車 [４]

すべりと理論揚程

すべり係数がわかれば、vu2が求まる。

(2.4)

羽根車入口において旋回がなければ (vu1=0) Hth=u2vu2/g

羽根出口面積A2=2πr2b2とするとvm2=Q/A2とかけ

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遠心羽根車 [４]

すべりと理論揚程

HthはQに対して直線的に変化し、その勾配は-cotβ2bに比例

(2.4)

遠心羽根車 [４]

すべりと理論揚程

理論ヘッド（羽根枚数有限）の式より

ポンプ

送風機、圧縮機

振動や騒音などの不安定特性を回避するため、β2b=20～35°

回転速度を高め、β2bを大きくとる。

効率重視 β2b=45°、高回転速度 β2b=90°、多翼送風機 β2b>90°

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遠心羽根車 [４]

すべりと理論揚程

ウイスナーの式

遠心羽根車のすべりは、ヘッドの低下量を簡便に見積るための経験則

ウイスナーの式は±5%程度の誤差ですべり係数が求

められ、遠心羽根車の設計に広く用いられている。

数値解析：圧力コンター図

遠心羽根車 [５]

遠心羽根車の損失と全揚程

(2.6)

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遠心羽根車 [５]

遠心羽根車の損失と全揚程（摩擦損失）

摩擦損失ばかりでなく、減速損失hdおよび固定流路損失も含めた流量Qの2乗に比例する損失の総和

遠心羽根車の損失と全揚程（衝突損失）

遠心羽根車 [６]

(2.8)

混合損失hmも含めた(Q-Qs)の2乗に比例する損失の総和

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遠心羽根車 [７]

遠心羽根車の損失と全揚程

例題 [１]

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例題 [２]