37AM82｜第37回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

1

この問題のポイント

この問題では、流体力学で重要なレイノルズ数に含まれるパラメータが問われています。

円管内流れのレイノルズ数は、代表的に次の式で表されます。

• Re = ρ v D / μ

ここで、

• ρ：液体の密度
• v：平均流速
• D：管路内径
• μ：液体の粘性係数

です。

管路内圧は、レイノルズ数の式には含まれません。

解説

レイノルズ数は、流れが層流になりやすいか、乱流になりやすいかを判断するための無次元数です。

血液回路、人工心肺回路、透析回路、カテーテル内流れなどを考えるときにも、流速、管径、粘性の影響は重要です。

レイノルズ数は、慣性力と粘性力の比を表します。

• レイノルズ数が小さい：粘性の影響が大きく、層流になりやすい
• レイノルズ数が大きい：慣性の影響が大きく、乱流になりやすい

式を見ると、管路内径、平均流速、液体の密度、液体の粘性係数は含まれます。

一方、管路内圧はレイノルズ数の直接の構成要素ではありません。圧力差は流速や流量を生じさせる要因にはなりますが、レイノルズ数の式そのものには入りません。

ひっかけポイント
圧力は流れを起こす原因として重要ですが、レイノルズ数そのものには管路内圧は含まれません。式をそのまま覚えると迷いにくくなります。

選択肢の確認

1．正答。含まれません。
管路内圧は、円管内流れのレイノルズ数 Re = ρ v D / μ には含まれません。

2．含まれます。
管路内径 D はレイノルズ数に含まれます。内径が大きいほど、同じ流速ならレイノルズ数は大きくなります。

3．含まれます。
平均流速 v はレイノルズ数に含まれます。流速が速いほど、レイノルズ数は大きくなります。

4．含まれます。
液体の密度 ρ はレイノルズ数に含まれます。密度が大きいほど、慣性の影響が大きくなります。

5．含まれます。
液体の粘性係数 μ はレイノルズ数に含まれます。粘性係数が大きいほど、レイノルズ数は小さくなり、層流になりやすくなります。

覚えるポイント

• レイノルズ数は Re = ρ v D / μ です。
• 含まれるのは、密度、平均流速、管内径、粘性係数です。
• 管路内圧はレイノルズ数には含まれません。
• レイノルズ数は、層流と乱流の判定に使います。
• 医療機器の流体回路では、流速、管径、粘性をセットで考えます。