対話型シミュレーター
サイクロン分離器のカット径と効率曲線シミュレーター
サイクロン分離器の入口速度、粒子密度、粘度、入口幅からカット径と捕集効率の傾向を評価します。
パラメータ入力
一時停止中はスライダーを動かすと結果が即座に更新されます。
サイクロン内の粒子分離（粒径で見える挙動）
捕集される粗大粒子 (dp > d50)
逃げる微粒子 (dp < d50)
旋回気流
物理モデルと主要式
$$d_{50}\sim\sqrt{\frac{9\mu b}{2\pi N_e\rho_p V_i}}$$
この簡易モデルは主要な関係だけを扱います。境界条件、損失、非線形性、規格上の補正は必要に応じて別途確認します。
読み取り方
主グラフで支配的な変化を見て、数値カードだけでは見落としやすい折れ点や飽和を確認します。
感度図では、余裕が急に小さくなる入力の組み合わせを探します。
初期設計では結果の絶対値より、どの入力が余裕を支配するかを重視します。
会話で学ぶサイクロン分離器のカット径と効率曲線
🙋サイクロン分離器のカット径と効率曲線では、まずどこを見ればいいですか？入口速度 Viを動かすと図も数値も同時に変わるので、少し迷います。
🎓最初はカット径 d50を見ます。ただし数字だけで判断せず、粒径と捕集効率で前提の形や状態を確認し、d50・圧損・速度で分布や変化の出方を合わせて読みます。主グラフで支配的な変化を見て、数値カードだけでは見落としやすい折れ点や飽和を確認します。
🙋入口速度 Viを大きくするとカット径 d50が変わりそうなのは分かります。では、ガス粘度 μはどのくらい効いていると考えればいいですか？
🎓ガス粘度 μを少しずつ動かして圧力損失目安の動きを見ると、支配している項が見えてきます。この簡易モデルは主要な関係だけを扱います。境界条件、損失、非線形性、規格上の補正は必要に応じて別途確認します。 1点の計算で終わらせず、実際にばらつきそうな範囲を往復させるのが大事です。
🙋流速と粒子密度の d50 マップは何を見るための図ですか？普通のグラフだけでも判断できそうに見えます。
🎓流速と粒子密度の d50 マップは、危険側に入る境界や、余裕が急に崩れる組み合わせを探すための図です。感度図では、余裕が急に小さくなる入力の組み合わせを探します。 例えば設計案の一次比較とレビュー前の論点整理では、単一点の値より「少し条件がずれたらどうなるか」が効きます。
🙋では、カット径 d50が基準内なら、この条件をそのまま採用してよいですか？
🎓ここでは初期検討として扱います。詳細解析に入る前の支配因子と危険側条件の絞り込みや教育・説明用に式、数値、可視化を同じ条件で確認には役立ちますが、最終判断では規格値、実測値、詳細解析、メーカー条件で確認してください。初期設計では結果の絶対値より、どの入力が余裕を支配するかを重視します。
実務での使い方
設計案の一次比較とレビュー前の論点整理。
詳細解析に入る前の支配因子と危険側条件の絞り込み。
教育・説明用に式、数値、可視化を同じ条件で確認。
よくある質問
カット径 d50と圧力損失目安を先に見ます。次に粒径と捕集効率で前提の状態を確認し、d50・圧損・速度で分布や変化の偏りを読みます。主グラフで支配的な変化を見て、数値カードだけでは見落としやすい折れ点や飽和を確認します。
入口速度 Viを単独で動かしたあと、ガス粘度 μも同じ幅で動かしてカット径 d50の変化量を比べます。流速と粒子密度の d50 マップを見ると、どの組み合わせで余裕や性能が急に変わるかを把握できます。
設計案の一次比較とレビュー前の論点整理に使います。単一点の数値ではなく、入力範囲を少し広げてカット径 d50の余裕が保てるかを確認すると、詳細解析へ進む前の論点整理に役立ちます。
この簡易モデルは主要な関係だけを扱います。境界条件、損失、非線形性、規格上の補正は必要に応じて別途確認します。最終判断では規格値、実測値、詳細解析、メーカー条件を確認してください。
使い方ガイド
- 入口速度Vi(m/s)を設定:通常サイクロン設計では4~8m/sの範囲で入力
- 流体粘度muVal(Pa・s):空気の場合1.8×10⁻⁵Pa・s、油の場合1~100×10⁻³Pa・sを入力
- 粒子密度rhoPVal(kg/m³):セメント粉2900、石灰石2700、アルミナ3950を参考に選択
- サイクロン径bVal(mm):工業用は100~500mmで、小型分級器は100mm以下を設定
- シミュレーション実行でカット径d50と捕集効率曲線を算出
具体的な計算例
既定条件(入口速度Vi=16m/s、ガス粘度μ=18μPa・s、粒子密度ρp=2500kg/m³、入口幅b=80mm、有効旋回数Ne=5)で計算すると、カット径d50≒3.21μmが得られます。10μm粒子の捕集率は約90.7%、圧力損失目安は0.006·Vi²≒1.54kPaです。入口速度を24m/sに増やすとd50は2.62μmまで低下して小粒子分離性能が向上する一方、圧力損失目安は3.46kPaに増加します。
実務での注意点
- サイクロン効率はStokesorr数で決定:St=ρpd²Vi/(9μL)で評価し、St<0.1は低効率域を示唆
- 鉄粉(ρp=7850kg/m³)のような高密度粉体は同一設定でd50が小さく計算され、過度な圧力損失低減に注意
- 実測値と計算値の乖離は気流乱れ・二次流の影響:CFD解析併用で精度向上が必須
- 粘度温度依存性:常温(20℃)での値を入力し、高温処理時は補正係数0.5~1.5を適用