ビル管理士 2025年(R7年) 問58　過去問の解説【空気環境の調整】

問題

浮遊粒子の動力学的性質を表す次のア～エのうち、粒径が大きくなると数値が大きくなるものの組合せとして、最も適当なものはどれか。

回答

正解は（3）

ア 終末沈降速度
→正しい（大きくなる）
終末沈降速度は、粒子が「重力」で地面に落ちていくときの、安定した状態のスピードのことです。
粒が大きいほど重くて速く落ちるので、終末沈降速度は粒径が大きいほど大きくなります。

イ 拡散係数
→不適当（小さくなる）
拡散係数は、粒子が「どれだけチョコマカと広がりやすいか」を表す数値。
粒が小さいほどよく動き回るので、粒径が大きくなると拡散係数は小さくなります。

ウ 気流に平行な垂直面への沈着速度
→不適当
気流に平行な垂直面への沈着速度は、粒径が小さいほど大きくなり、粒径が大きいほど小さくなります。

ここでいう「気流に平行な垂直面」とは、たとえば部屋の壁のように、空気の流れが壁に沿って流れている状態を指します。
小さな浮遊粒子のほうが、フワフワ浮いてるので風の流れに乗って壁に向かっていきやすいのは想像できますよね。

エ 粒子径を代表長さとしたレイノルズ数
→正しい（大きくなる）
レイノルズ数は、粒子の『パワー（慣性力）』と『空気の粘り気（粘性力）』の力関係を表す数字で、慣性力/粘性力で表します。

• 慣性力（勢い）の影響： 粒子が大きくなると、その物体が持つ「そのまま進もうとする力（慣性力）」が強くなります。
• 粘性力（抵抗）の影響： 周りの空気が動きを止めようとする「粘り気（粘性力）」の影響は、粒子が大きくなるほど相対的に小さくなります。

上記より、粒子のサイズは大きくなるほど、レイノルズ数は大きくなります。

今回の問題とは関係無いですが、レイノルズ数に関しては以下の知識も覚えておきましょう。

• レイノルズ数が小さいとき（おおよそ2000未満）を 層流（そうりゅう）と呼び、流体は層をなして滑らかに流れています。粘性力が支配的な流れ。
• レイノルズ数が大きいとき（おおよそ4000以上）を 乱流（らんりゅう）と呼び、流体には渦や乱れが生じています。慣性力が支配的な流れ。
• 2000～4000の間→ 層流と乱流の中間的な状態（遷移領域）。