1級管工事施工管理技士の過去問
平成30年度(2018年)
問題A 問6

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問題

1級 管工事施工管理技術検定試験 平成30年度(2018年) 学科試験 問題A 問6 (訂正依頼・報告はこちら)

流体に関する用語の組合せのうち、関係のないものはどれか。
  • レイノルズ数 --------------------------- 粘性力
  • ベルヌーイの定理 ----------------------- エネルギーの保存
  • ダルシー・ワイスバッハの式 ------------- 圧力損失
  • トリチェリの定理 ----------------------- 毛管現象

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この過去問の解説 (3件)

01

正解 4

1 レイノルズ数は管径X平均流速/動粘性係数求められます。

2 ベルヌーイの定理はエネルギーの総和は等しいのでエネルギー保存則が成り立ちます。

3 上記の通りになります。
λ・l・p・v・v/2d=ΔP

4 トリチェリの定理は水槽のピンホールから水が飛び出るときの流速、高さを求めたものになります。
表面張力は毛管現象によるものなので関係ありません。

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02

流体に関する用語の組合せの問題です。

出題数は少ないですが毎年頻出です。過去問からしっかりおさえましょう。

選択肢1. レイノルズ数 --------------------------- 粘性力

関係します。

レイノルズ数は、流体における慣性力(流体の運動量)と粘性力(流れをおさえようとする力)の比を表す無次元数をいいます。

レイノルズ数が低いときは「層流」、高いときは「乱流」であるということばもおさえておいてください。

選択肢2. ベルヌーイの定理 ----------------------- エネルギーの保存

関係します。

ベルヌーイの定理は、流体の流れに対するエネルギー保存則です。

選択肢3. ダルシー・ワイスバッハの式 ------------- 圧力損失

関係します。

ダルシー・ワイスバッハの式は流れが十分に発達した円管内定常流の管壁による摩擦による圧力損失を与える式です。

Δp(圧力損失)=λ(管の摩擦係数)×l(管長)/d(管径)×ρ(密度)/2×v²(平均流速)

で表されます。

選択肢4. トリチェリの定理 ----------------------- 毛管現象

関係しません。

トリチェリの定理とは、液体の入っている容器に穴をあけて排出される水の速度の関係を表したものをいいます。

v(流速)=√2gh ※ルートは2ghまでかかります

g=(重力加速度9.8m/s²)h=(水面から穴までの高さ)

で表されます。

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03

流体に関する用語の問題です。

選択肢1. レイノルズ数 --------------------------- 粘性力

レイノルズ数は、Re と表し、次の式で表され、層流と乱流の判定に用いられます。

Re=v d/ν    v;平均流速、d:管径、ν:動粘性係数

 

Re<2000 では、層流、Re>4000 では乱流と言われています。

選択肢2. ベルヌーイの定理 ----------------------- エネルギーの保存

ベルヌーイの定理は、管中を流れる流体の、力学的エネルギー保存則を表していて、管中を流れる流体のどの部分の総エネルギーは等しいという定理です。

総エネルギーとは、運動エネルギー、位置エネルギー、圧力によるエネルギーの和です。

次にような式で表されます。

 

1/2・ρv12+p1+ρgz1=1/2・ρv12+p1+ρgz1

選択肢3. ダルシー・ワイスバッハの式 ------------- 圧力損失

ダルシー・ワイスバッハの式は、管中を流れる流体が、流体摩擦で失われる圧力を、水頭に換算して計算する式です。

Δp=p1-p2=λ・L/d×(ρv2/2)

Δh=Δp/γ=λ・L/d×(v2/2g)

P;圧力、L:管の長さ(1と2の間)、d:管径、v:流速、g:重力加速度、λ:摩擦係数

 

λはレイノルズ数と管の相対粗さに関係する係数で、これをもとに展開していくと、摩擦に関するいろいろな関係式が導かれてきます。

選択肢4. トリチェリの定理 ----------------------- 毛管現象

トリチェリの定理は、タンクに入っている水を、タンク下部の開口部から速度uで流したときに、速度と水の高さzの関係を表したもので、ベルヌーイの定理と連続の関係をまとめて求めたものです。

u = √(2gz)

 

毛管現象は、表面張力を、ガラス管と管中の液体の高さと、管中の液体の上昇角度(下降角度)を表したものです。

 

以上から、トリチェリの定理 と 毛管現象には、関連性はありません

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