水の粘度と動粘度

概要

水の粘度は、配管サイズ、ポンプ選定、熱交換器設計、およびレイノルズ数計算において重要な流体特性です。動粘度（$\mu$）と動粘性係数（$\nu$）の両方とも、温度の上昇とともに強く減少し、100°C以下の温度では大気圧条件下で圧力にほぼ依存しません。

以下のデータは、飽和圧力での液体水に適用されます。実用的には、これは100°C以下の温度での大気圧値と一致します。

主要な数式

動粘度と動粘性係数の関係

$\nu = \frac{\mu}{\rho}$

動粘性係数は、動粘度を密度で割ったものに等しい。

Vogel–Fulcher–Tammann (VFT) 推定

$\mu(T) = A \cdot \exp\!\left(\frac{B}{T - C}\right)$

水のフィット定数： $A \approx 2.414 \times 10^{-5}$ Pa·s、 $B \approx 247.8$ K、 $C \approx 140$ K。温度 $T$ はケルビン単位です。約0°Cから370°Cの液体水に有効です。

レイノルズ数

$Re = \frac{\rho \, v \, D}{\mu}$

管内の流れが層流（$Re < 2300$）、遷移流、または乱流（$Re > 4000$）かどうかを決定します。

変数

参照データ

水の粘度対温度（摂氏）

水の粘度対温度（華氏）

インタラクティブチャート

オンライン水粘度計算機

レイノルズ数計算機

この計算機を使用して、所定の温度でパイプ内を流れる水のレイノルズ数を推定します。動的粘度はソーステーブルから補間されます。

単位換算

動的粘度

動粘度

復元されたオリジナルソーステーブル

以下のテーブルは、完全な参照データを保存するために、元のソースページから復元されています。

水 - 温度・圧力に対する動的（絶対）粘度および動粘度

水 - 温度・圧力に対する動的（絶対）粘度および動粘度

オリジナルソース画像

以下のオリジナルソース画像は、視覚的な参照資料を失わないように保存されています。画像にチャートや表データが含まれている場合、その抽出値はページの表、計算機、またはインタラクティブチャートで表されます。残りの画像は視覚的なソース参照として保持されます。

Engineering ToolBox からの関連モバイルアプリ

元のソースには、Engineering ToolBox の計算機と参照ツールのための関連モバイルアプリセクションが含まれています。そのセクションの計算内容は、上記のインタラクティブ粘度、レイノルズ数、および単位変換計算機で表されます。

エンジニアリングノート

• 温度範囲: 表形式の飽和圧力データは、0 °C (32 °F) から 360 °C (675 °F) まで有効です。ソースページのオンライン計算機の注記は約 370 °C (700 °F) まで延長されていますが、プロットされた表の値は 360 °C / 675 °F で停止します。
• 圧力効果: 100 °C 以下では、圧力は粘度に無視できる影響を与えます。約 200 °C 以上では、大気圧の仮定ではなく、飽和圧力データを使用してください。
• パイプ流れの経験則: 20 °C で動粘度は約 1 cSt です。25 mm のパイプで 1 m/s の場合、$Re \approx 25{,}000$ — 乱流領域に十分に入っています。60 °C では同じ条件で $Re \approx 53{,}000$ となります。
• 粘度比: 80 °C での動粘度は、10 °C の値の約半分です。温度制御プロセスは、この強い変動を考慮する必要があります。
• 不純物: 溶解塩、グリコール、または他の添加物は、水の粘度を大幅に変えます。ここでの表は純水のみに適用されます。
• 動粘度と動的粘度: 動的粘度 ($\mu$) は、運動方程式とレイノルズ数に直接使用されます。動粘度 ($\nu$) は、重力駆動流れや開水路問題に便利です。

参考文献

• Engineering ToolBox — 水 — 動的粘度と動粘度
• IAPWS (International Association for the Properties of Water and Steam) の水の熱物理的性質のための定式化。