流速と流束(フラックス)の違いは? 流束の種類


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流速と流束(フラックス)の違いは? 流束の種類

 

ここでは化学工学における重要な考え方である「流速と流束(フラックス)の違い」「流束(フラックス)の種類」に関する内容について解説していきます。

 

・流速と流束(フラックス)の違い

 

・流束(フラックス)の種類

 

というテーマで解説していきます。

 

流速と流束(フラックス)の違い

 

「りゅうそく」と読む言葉には、流速と流束というものがあります。

 

流速については、知っているでしょう。配管内を流れる水の速度などの流体の速さを表した用語が流速です。

 

配管の設計などにおいてよく、流速の平均値である平均流速を体積流量や質量流量といった流量に変換することがあります。

 

 

 

一方で流束(フラックス:Flux)とは、単位時間あたりに単位面積あたりに流れる物質量のことを指すことが多いです(厳密な意味での流束では「単位面積あたり」という項が抜けたものなのですが、いまでは「単位面積あたり」という項も含めたものを流束と表現することが多くなっています)

 

つまり、流速と流束はまったくの別物であることを理解しておきましょう。

 

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流束(フラックス)の種類 拡散フラックス・熱フラックス・運動量フラックスとは

 

流束(フラックス)として、異動する物質量にはさまざまなものがあるために、複数の種類が存在します。

 

化学工学において特に重要な流束(フラックス)としては「拡散流束」「熱流束」「運動量流束」です。各々拡散フラックス、熱フラックス、運動量フラックスともよびます。

 

これらにはある共通点があり、流束=ある係数と各種勾配(推進力)の積と表すことができるのです。

 

そして、各々フラックスにおいて、このフラックス=係数×推進力関係は各法則で定められています。

 

以下のような表で各フラックスを比較するとわかりやすいです。

 

※※

 

各フラックスに適用される法則としては「拡散フラックスであればフィックの法則」「熱フラックスであればフーリエの法則」「運動量フラックスであればニュートン粘性の法則」といった具合です。

 

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