PTAU
2.7.5 実験結果と解析結果の比較
最大毛細管圧力の実験値p，*岬と， ウイック厚され， 金網層数nおよび金網l 層の厚されから， 均一な重なりを仮定して評価される上下層の隙間c {=( ð n
-n å 1 )/(n -1) }を素線径dで規格化したc/dの代表的な関係をFig.2.31に示す. 実 験値p，*岬は， 最大毛細管圧力が表面張力σに比例するので， 温度の影響を軽減
104
Pure Water T=15"C
。=O.073N/m
一一一一一 Pc*.n.cal
ζ103
ロ�弘 一__Q__一一
K '.)
40mesh
102
-2
c/d
[-]
Fig.2.31 Effect of the clearance between screen layers on出ema氾mum capill紅y pressu re
2
するために， 実験値に作動液(純水)の150Cのσと実験時の 作動液のGの比を乗 じた値を示している. また， 実線および一点鎖線は， それぞれ作動液が150Cの純 水の場合の， 隙間cの上下層間に形成されるメニスカスの最大毛細管圧力の解析 値PCヘdおよびEq.(1.96)で予測されるl層の金網の場合の半経験式PCヂ1，岬を示し ている.
Pc*，却は， 上下層の隙間cが大きい領域ではPc*，I，e坤に近い一定値となっており，
Pc*， 1.岬が金網ウイックの最大毛細管圧力の最小値を与えることが分かる.
一方， 上下層の隙間cが小さい領域では， 最大毛細管圧力 Pc*岬が隙間cに 大 きく依存し， 実線で示すPCヘωと同様な傾向で増大している. このことは， 上下 層の隙間が狭くなりウイック厚さが薄くなると， 最大毛細管圧力は上下層間に形 成されるメニスカスに支配されること， また上下層間のメニスカス断面形状の解 析方法が妥当であることを示している.
いずれのウイックの場合も， Pc*ゆが最大値となる上下層の隙聞が最小値C"un の場合には， Pc*ゅはPc*.I.�ゅの2倍近い大きい値を示しており， 上下層の隙間を
- 52
-狭くすることで最大毛細管圧力を大幅に増加することができることが分かる.
しかし， 上下層間のメニスカス形状に支配される領域の実験値は， いずれも解 析値PC*， "， CaJより小さい値を示している. これは， 解析を単純化するためにメニス カス断面形状を円弧と仮定したが， ウイック内のメニスカス形状 は複雑であり，
金網l層の場合と同様， 格子角部のメニスカス形状に影響されて， 実際のメニス カス断面が楕円弧に近い形状になり， メニスカス断面が直交する着目点での曲率 が減少するためと推察される. 最大毛細管圧力の予測式を導出するためには， メ ニスカス形状を変化させる因子の影響を求める必要がある.
素線径dと 素線間隔(d+ω)の比が異なれば， 素線の曲がり形状が異なるので，
上下層の素線で形成される格子角部の形状が異なる. 上下層の隙間cが変化すれ ば， 上下層の素線で形成される格子形状が変化する. また接触角。が異なれば，
格子角部に形成されるメニスカス形状が異なる.
代表的な金網ウイックの場合の， 最大毛細管圧力Pc*が上下層の隙間のメニス カスの形状に支配される領域の， Pc*の実験値と解析値の比し(=Pc?的/Pc* 1I，cal) に及ぼすc/dの影響をFig.2.32に示す. しに及ぼすc/dの系統的な影響 は見られ ない. したがって， 実験値PC*ゆと解析値PC*. '" CaJの関係は， 主としてメニスカス 形状に及ぼす因子d/(d+ω)およびOに依存すると推察される.
最大毛細管圧力が上下層間に形成されるメニスカスの形状に支配される領域の，
しに及ぼすd/(d+ω)の影響をFig.2.33 に示す. 接触角。がo， O. 1 4 ， 1. 4 8 radの場 合の， 各金網のt;， "の平均値をそれぞれ0， 口， ム印で示している. t;， 11は
d/(d+ω)が減少するにつれ減少している. また， t;， 11はOが大きい場合には小さい 値を示している. これら のことから， t;， 11をd/(d+ω)およびO の関数として式化 すると次式が得られる.
t;， ，，=2.7{d/(d+ω)P-0.12θ+0.67 (2.96)
したがって， ウイック厚さに影響される領域の最大毛細管圧力は次式に示す半経 験式で予測されることになる.
P人，叫={2.7{d/(d+ω)P-0.12 () +0.67]P人，cal (2.97) 図中に示す実線， 破線， 一点鎖線は， それぞれ接触角。がo， O. 1 4 ， l. 4 8 rad に対応するEq.(2.97)を示している. 各線は， 実験値から得られるt;， 11の値と妥当
•
•
•
•
。 。
厚
•。 1
I..-..-J
た0.5 v
1
c/d [-]
O ::"1
/，O
/心 〆(凶 〆ロ
Effect of the clearance between screen layers on 乙%
Fig.2.32
1
口
。=0 rad Exp.
。
Eq.(2.96)
/ /
/A/
/
/
る
/
/ /
/ ム/
J一 2 ，一ハU
。=0.14 rad 口
。=1.48 rad ロ
ム
[!]ju
0.4
and the factors affecting出e menicus shape
54
d/(d+w) [-]
， ， ，
乙"
0.5
Correlation between Fig.2.3 3
な一致を示している.
Eq.(2.9ηで算出されるPc*，n岬 およびEq.
金網ウイックの最大毛細管圧力は，
いずれか大きい値で予測できることになる.
(2.85)で算出されるPCギ1，mrþの値の，
Pc*，I，t坤から求 金網ウイックの最大毛細管圧力の実験値Pc*ゆと半経験式PCヘ岬，
各金網ウイックについてFigs.2.34 "-' 2.40に示す.
められる予測値Pc*岬の対応を，
上下層の隙 最大毛細管圧力の実験値Pc*ゅは，
いずれの金網ウイックの場合も，
(2.97)は実験値と妥当 半経験式Eqs.(2.85)，
聞が減少すると共に増加しており，
に一致している.
pc.，ap -一一- pc.，emp
。
。 0.6
0.4
{￡一ぷ}. uk
\ャ、」て
{￡υニ・ uk
pc.，押 pc.，emp
。。
。 0.4
0.. 司 t乙0.2
u
k
4Dmesh d=0.277mm δ1=0.564mm d/(d+w)=0.436 8 =1.48rad Pure water
T=15'C
。=0.073N/m 4Dmesh 0.2
d=0.277mm ð 1=0.564mm d/(d+w)=0.436 8 =0.14rad Pure water
T=15'C a =0.073N/m 4{)mesh
d=0.277mm δ1=0.564mm d/(d+w)=0.436 8 =Orad Ethanol
T=15 'c a =0.023 N/m
2 o
c/d [ー]
O �2 2
Comparison of PC *岬withPc *，mrþ
c/d [ー]
O �2 2
Fig.2.34
o c/d [ー]
0.Q.'2
0.4 0.6
。 pc.，句 pc.，ε町
。
0.4 pc.，<rp
一一一 pc.，叫
。
。
。 Pc岬
一一一一 pc.，a叩
。
。
。
{zt.uk
{♂ぷ}.uk 。 己4国
と0，2 k u
4Dmesh d=O.23針nm ð ]=0.467mm d/(d+w)=0.376 e =1.48rad Pure water
T=15'C
。=0.073N/m 0，2
。
4Dmesh d=O.23針nm ð ]=0.467mm
d/(d+w)=0，376 e =0.14rad Pure water
T=15'C a =O.073N/m
。
4Dmesh d=0.239mm δ]=0.467mm d/(d+w)=O.376 e =Orad
。
Ethanol T=15'C a =O.023N/m
2 o
c/d [ー]
0.12'2
o 2 c/d [ー]
O �2 2
o c/d [ー]
0.12'2
Comparison of PC *，岬withPc *，mrþ Fig.2.35
。
。 0.6
0.4
{￡ぷ}.uk
{国内室}.uk
Pc岬 p・c ，c:mp
。
。 0.4
広喝司 さ乙 0.2 k u
4ûmesh d=0.152mm δ]=0.305mm d/(d+w)=0.239 e =1.48rad Pure water
T=15'C
。=0.073N/m 4ûmesh 0.2
d=0.152mm δ]=0.305mm d/(d+w)=0.239 e =0.14rad Pure water
T=15'C
。=0.073N/m
。
4ûmesh d=0.152mm δ]=0.305mm d/(d+w)=O.239 e =Orad Ethanol
T=15'C
。=O.023N/m
2 よ
O c/d [ー]
0.12'2
2
Comparison of Pc *岬with Pc *，mrþ
56
よ O c/d [ー]
O �2 2
Fig.2.36
o c/d [一]
0.12'2
pc.，exp Pc .，emp
。
。
Pc .，exp 1.5 Pc.，emp
。 0.6
。
。
。
[伺門円ぷ}.uk
。 0.4
{同門凶》{}.uk
60mesh d =0.132mm Ô 1=0.260mm d/(d+w)=0.311 e =0.14rad Pure wat訂
正1S'C
。=0.073N/m 60mesh 0.5
d=0.132mm Ô j=0.260mm d/(d+w)=0.311 e =Orad Ethanol
T=lS'C
。=0.023N/m 0.2
2 c/d [-]
O �2 2
c/d [一]
0.(22
Comparison of PC *岬w1出PC*，emþ Fig.2.37
pc.，口P pc.，emp PコC 。
pc.，emp 0.8
。
2 80mesh d=0.108mm Ô j=0.224mm d/(d+w)=0.340 e =0.14rad
o c/d [一]
Comparison of PC *岬with Pc *，emþ
Pure water T=1S'C
。=0.073N/m 2
。《
{ω円円一ぷ}.uk
2
。
80mesh d =0.108mm Ô 1=0.224mm d/(d+w)=0.340 e =Orad
Fig.2.38
。
Ethanol T=lS'C
。=0.023N/m 0.6 。
0.(22
p.... 同
�0.4 ぬ司にJ
0.2
pc.，白P Pc.，�mlヲ
。 3
2 pc.，a:p
Pc"，�mp
。
{何円四五.umh
CI:l a吋さ乙0.5
<.>
K
l00mesh d=0.093mm ð 1=0.188mm d/(d+w)=0.366 θ=0.14rad Pure water
T=15'C
。=0.073N/m 100mesh
d=0.093mm ð 1=0.188mm d/(d+w)=0.366 e =Orad Ethanol
T= 15'C
。=0.023N/m
2 c/d [一]
O :'..2 2
c/d [-]
。今
Comparison of PC *岬with Pc*，mψ Fig.2.39
。
200mesh d=0.050mm
ð 1=0.117mm
d/(d+w)=0.391 θ=0.14rad
pc.，ap Pc .，�mp
。
。
Pure water T=15'C
。=0.073N/m 4
2 6
{Z4.uk
Pure water T=15'C
。=0.073N/m
pc.，ap Pc.，�mp
150mesh d=0.060mm ð 1=0.124mm d/(d+w)=0.353 θ=0.14rad 4 。
2
{￡〉{}.uk
2 c/d [一]
Comparison of PC *，岬with Pc*，mψ
58
O :'..2 2
c/d [一]
Fig.2'.40
。《
最大毛細管圧力の全ての実験値と， 対応する半経験式Eqs.(2.85)， (2.97)から 算出される予測値の対応をFig.2.41に示す. ほとんどの実験値は予測値と土10%
以内で良好な一致を示しており， 金網の形状， 接触角およびウイック厚さを計測 することによって， 最大毛細管圧力を精度良く予測することが可能となった.
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