臨界圧力比計算機は、流体力学、特にガスの分野で不可欠な臨界圧力比を決定するために使用されるツールです。 フロー ノズルの設計。この比率は、エンジニアや研究者が、 ガスの流れ ノズルまたはパイプラインの特定の場所で最大速度 (マッハ 1) に達すると、チョーク状態になります。これは、高速ガス流に関連する航空宇宙、熱力学、およびエンジニアリング アプリケーションで広く使用されています。
臨界圧力比を使用することで、エンジニアはさまざまな圧力条件下でのガスの挙動を予測し、効率的なシステム設計とパフォーマンスの最適化を実現できます。
臨界圧力比計算機の計算式
臨界圧力比 (PR) を計算するには、次の式を使用します。
どこ：
- P₂ 出口圧力（Pa または atm 単位）です。
- P₁ 入口圧力（Pa または atm 単位）です。
- k 具体的な 熱 流体の比（Cp/Cv）（空気の場合、k ≈ 1.4）。
この式は等エントロピー流れ方程式から導き出され、収束-発散ノズルまたはその他の流れを制限する形状を流れる圧縮性ガスに適用されます。
一般条件表
以下は、計算に使用できる一般的なガスとその比熱比 (k) の参照表です。
| ガスの種類 | 比熱比（k） |
|---|---|
| エアー | 1.4 |
| 酸素 | 1.4 |
| 窒素 | 1.4 |
| ヘリウム | 1.66 |
| 水素 | 1.41 |
| 二酸化炭素 | 1.3 |
この表は、ユーザーが計算に必要な正しい比熱比を素早く判断するのに役立ちます。
臨界圧力比計算機の例
空気の臨界圧力比を計算してみましょう（k = 1.4）：
PR = (2 / (1.4 + 1)) ^ (1.4 / (1.4 – 1))
PR = (0.8333) ^ (3.5) ≈ 0.528
つまり、空気の場合、臨界圧力比は約 0.528 であり、出口圧力が入口圧力の 52.8% を下回ると、流れが詰まってマッハ 1 に達することを意味します。
最も一般的な FAQ
臨界圧力比は、ノズル、ジェットエンジン、パイプラインの設計に不可欠です。エンジニアは、ガス流が音速に達するタイミングを判断するのに役立ちます。これは、効率を最大化するために重要です。 圧縮性流れ 分野の様々なアプリケーションで使用されています。
出口圧力が臨界圧力比を下回ると、ガス流は詰まり、マッハ1に達し、 質量流量 さらなる圧力低下に関係なく一定のままです。
はい、しかしその値はガスの比熱比 (k) によって異なります。ガスによって熱力学的特性が異なるため、計算結果に影響します。