43PM20｜第43回第2種ME技術実力検定試験過去問

長さ L，内径 D のパイプに層流で水を流す場合について，正しいのはどれか。

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正解: 5

正答

円管内層流の速度分布とポアズイユの法則を使います。

円管内の十分に発達した層流では速度分布は放物線状です。流体抵抗は R = 128ηL/(πD⁴) で表され、粘度ηと長さLに比例し、内径Dの4乗に反比例します。

ひっかけポイント
ポアズイユ流れでは、管抵抗は粘度と長さの1乗に比例し、内径の4乗に反比例します。内径の2乗や長さの2乗とする選択肢に注意し、速度分布は一様でなく放物線状と判断します。

1．パイプの壁面周辺部を除き，流速は一様である。
誤り。
層流の速度は壁面で0、中心で最大となる放物線分布で、一様ではありません。

2．流速が遅くなるとレイノルズ数が大きくなる。
誤り。
レイノルズ数は代表流速に比例するため、流速が遅くなると小さくなります。

3．管の流体抵抗は D² に反比例する。
誤り。
流体抵抗はD²ではなくD⁴に反比例します。

4．管の流体抵抗は L² に比例する。
誤り。
流体抵抗はL²ではなくLに比例します。

5．管の流体抵抗は粘度に比例する。
正しい。
ポアズイユの法則より管の流体抵抗は粘度に比例します。

層流の管抵抗は R ∝ ηL/D⁴。内径の4乗依存が重要です。

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