粘度の温度補正計算

このツールは、基準温度で確認した動的粘度 mu1 と経験係数 B から、別温度の動的粘度 mu2 を概算します。

水、油、溶液、製品グレードなどの粘度値や係数を内蔵しているわけではありません。SDS、仕様書、メーカー資料、測定データ、専門資料などで確認した値を入力し、温度条件が変わると粘度がどの方向へ動くかを前提確認するためのページです。

最初の分岐: 係数Bの式形と温度範囲

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この3点がそろう場合にだけ、基準粘度から別温度の概算結果を採用できます。温度範囲が片側だけ、または未記録の場合は算術結果を参考表示できますが、採用判断には進みません。係数の式形や対象条件が確認できない場合は計算せず、出典・測定値の確認を優先してください。

係数Bと適用温度範囲で確認できること

• 基準粘度と基準温度から、別温度の粘度を概算する
• mPa s、cP、Pa s、P の動的粘度単位をそろえる
• 温度を内部でKへ変換して、1/T 型の式に入れる
• 温度差が大きいときに、外挿リスクを確認する
• 粘度をレイノルズ数、圧力損失、移送検討へ使う前に、出典条件を見直す

入力前チェック

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係数Bの出典温度範囲を結果と一緒に確認する

係数 B の資料に適用温度範囲がある場合は、フォームの「係数Bの出典下限温度」「係数Bの出典上限温度」に同じ範囲を入力します。 基準温度 T1 または補正先温度 T2 が入力した範囲外なら、フォームは計算値を返しません。範囲を満たす相関式、測定値、一次資料を確認してください。

下限・上限が分からない場合は数値計算自体はできますが、適用範囲未記録の警告が出ます。片方だけ分かる場合は、既知の境界を超える入力を停止しつつ、完全な適用範囲を確認できない警告を残します。警告を消すために範囲を推定して入力せず、係数を採用した資料、測定データ、専門資料を確認してください。

計算式

このページでは、入力係数Bを使う次の逆温度型の経験補正式を使います。

mu2 = mu1 * exp[B * (1/T2 - 1/T1)]

ここで、mu1 は基準温度 T1 の粘度、mu2 は補正先温度 T2 の粘度、B はK単位の経験係数です。温度は必ず絶対温度Kに変換してから計算します。

正の B を使う場合、補正先温度が基準温度より高いと 1/T2 - 1/T1 が負になり、粘度は小さくなる方向に計算されます。

式の選び方

粘度の温度依存を扱う式には複数の形があります。このページは、最初の概算として使いやすい 1/T 型だけを扱います。

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式形が違う係数をこのページへ入れると、計算値は意味を持ちません。係数の単位と式形を必ず確認してください。

式・定数・代表値の根拠

このページでは、粘度の温度依存を指数関数で近似します。絶対温度を用いる eta = A exp(B/T) 型の相関を、基準点 mu1, T1 と入力係数 B から別温度へ書き直した形です。液体の粘度は温度上昇で下がることが多く、正の B を使うとその傾向を表現できます。

ただし、係数 B は物質や温度範囲に依存します。例で使う B = 1700 K と基準粘度は、式の使い方と単位の確認を示す仮定値です。水や特定製品の物性値、保証値、推奨係数を示すものではありません。実務では、対象物質、濃度、相、温度範囲、出典の式形に対応した係数を確認してください。

使い方の例

20℃の基準粘度から30℃を概算する

mu1 = 1.002 mPa s、T1 = 20 ℃、T2 = 30 ℃、B = 1700 K とすると、粘度はおおよそ 0.83 mPa s になります。

温度が高くなる方向なので、正の係数Bでは粘度が下がる計算です。これは式の方向を確認する例であり、水や特定製品の保証値ではありません。

30℃の粘度から20℃へ戻す

mu1 = 1.0 cP、T1 = 30 ℃、T2 = 20 ℃、B = 1700 K とすると、補正後粘度は 1 cP より大きくなります。

温度が低い方向へ動くため、粘度が上がる計算です。冷却側では凝固、相変化、濃度変化、析出などの可能性も確認してください。

20℃から80℃へ補正したい

温度差が大きい場合、外挿の可能性が高くなります。出典に 20-80 ℃ の範囲で使える係数と書かれていない場合は、別の相関式、測定値、専門資料を確認してください。範囲をフォームに入力している場合は、範囲外の数値を返しません。

このツールで判断しないこと

• 物質名からの粘度や係数Bの自動選択
• 係数表、物性データベース、保証値の提供
• Vogel、Walther、ASTM、Sutherlandなど別式の係数計算
• 動粘度 cSt の温度補正
• 混合物、溶液、製品グレード、劣化油の粘度推算
• 非ニュートン流体、スラリー、エマルション、懸濁液、ゲル、ペースト、ポリマー、二相系
• 圧力依存性、相変化、反応、濃度変化を含む条件
• 圧力損失、ポンプ選定、設備設計、安全、法令、品質保証、購買仕様、運転条件の最終判断

よくある誤用

Bの式形を確認せずに入れる

粘度相関式は、係数の意味が式ごとに違います。別の式用の係数をこのページへ入れても、結果に意味はありません。

温度差が大きいのに外挿として扱わない

基準温度から離れるほど、経験式のずれは大きくなります。温度差が20 Kを超える場合は、出典の適用範囲内かを必ず確認してください。

物質名だけで値を決める

「水」「油」「エタノール」だけでは、温度、圧力、濃度、グレード、測定方法が分かりません。値を探す前に、対象条件をそろえてください。

動粘度cStをそのまま補正する

このページは動的粘度を扱います。動粘度を扱う場合は、密度も温度で変わるため、動粘度・動的粘度の換算や密度温度補正との関係を確認してください。

関連して確認したいページ

• 同じ温度条件で動粘度と動的粘度を換算する場合は、動粘度・動的粘度の換算を使います。
• レイノルズ数へ進む場合は、粘度の種類、密度、代表長さ、流速を同じ条件でそろえてください。
• 出典や適用範囲が曖昧な場合は、物性値の推算・計算ワークフローと出典選びガイドを先に確認してください。