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ニホンミツバチ
車庫内に設置した丸洞の内部に10Wの電球を付けての温度実験、途中結果 2021年11月9日

おっとり 活動場所:千葉県
ワバチが棲みたくなる洞をつくる。
投稿日:2021 11/9 , 閲覧 272

これは試行錯誤の実験途中で有るから結論がまだ出ていない。

考えを推し進める為の、メモである。


[image="https://d3dlv5ug8g5jts.cloudfront.net/131/13158148833303346214.jpeg"]

人間の住いでは高気密・高断熱が普通に言われていることだが、、、

秋入居群は逃亡して来た群とも思われ、蜂の数は少ない。

天井に張り付いているので、これを発熱源の位置と考えている。

[image="https://d3dlv5ug8g5jts.cloudfront.net/039/3934495702518122535.jpeg"]

一方今回の実験では空の丸洞で、同程度のものだが、10Wの電球の位置は天井から凡そ30cm位下の位置で、横向きにした。

後掲のグラフの初日は電球を上向きにしていたので、輻射熱は天井に向けられていた。

[image="https://d3dlv5ug8g5jts.cloudfront.net/063/6320664818780261673.jpeg"]


実験に使った丸洞のサイズは下記のとおり。一番上の15cmは天板です。

[image="https://d3dlv5ug8g5jts.cloudfront.net/035/3560410007867819161.jpeg"]

設置場所は駐車場にしている区画の角地。右側の囲いの下は隙間が空いている。

隙間は巣門の位置とは真反対なので、大きな風は進入しないと想定している。

[image="https://d3dlv5ug8g5jts.cloudfront.net/151/15177424512176166341.jpeg"]


11月4日の14時から開始して翌朝2時に電源を入れたので、速やかに温度上昇が見られる。

11月5日午前11時に電球を消した。 10Wと言えど火災の恐れがまったくない訳ではないので、消してみた。

消灯後は急速に温度低下を招いたが、点灯中に熱が丸洞の杉内部の水分と杉に蓄熱されてしまったので、その後の気温の低下にそって巣内温度が低下したものの、緩慢な低下となった。

11月5日の夕方から11月6日の終日と11月7日午前2時に再び電球点灯までが、何もしない状態での丸洞の温度経過のパターンと思われる。

この時刻から再び、急速に巣内温度は上昇して行ったが、曇りのせいか夕方から深夜にかけて、気温の低下は小さかったので、巣箱内温度は下がる事なく高値横這いを続け、翌朝11月8日の夜明けから気温の上昇を受けて一段と高値を更新して行くことになった。

11月8日は曇りが多く外気温の低下が小さかったので、夜間に巣箱内部の温度が下がる事もなく、ますます高値を更新している。

現在の丸洞には一番下に縦型巣門が2本刻まれており、外気温との熱交換はほんの少しあるかとは思うが、今更2本の巣門を1本にしたところで、この巣箱の温度特性は変わらないと思う。

1本でも閉じれば、現在よりも内部温度がちょっとだけ高くなるだろうが、閉じるメリットは多くないと考えられる。(現在、秋入居群の縦型巣門は2本で出入りに忙しい)

***************

そこで、これから本日の実験ではこの状態で、丸洞を四面巣門の如く、全体を5cm程上げてみたい。

実験の狙いは、丸洞の下部を地面から離した事により底辺での熱交換で、温度変化がどの程度現れるかである。

午前9時に丸洞を上げる事にする。

[image="https://d3dlv5ug8g5jts.cloudfront.net/098/9844153354910222328.jpeg"]

コメント5件

おがおが 活動場所:愛知県
投稿日:2021 11/9

おっとりさん


下部の隙間をどのくらい空けると内部の温度変化に影響を及ぼすか?という実験でしょうか?
外に設置してあるため風の影響を排除できず温度変化まで定量的に示すのは非常に難しいです。ですので風の影響を受けない隙間はどれくらいか?という落としどころになってくると思います。
もちろん、測定機期間中の風速がどのくらいか?というデータとも比較しなければならないので測定値の信頼性・再現性という点で定量的に判断するには難しい試験内容だと感じました。

という点を頭に入れつつ私の考察では、5㎝”も”開けると外気の風の影響で隙間を風が吹き抜けてしまい内部の空気を混ぜて温度低下すると思いました。

この理由は流体力学の基本的な考え方である”レイノルズ数”を計算するとある程度判断できるようになります。
例えば、隙間が小さく流れが遅いとその流れは粘性(粘っこさ)の影響を受けてゆっくり進み、押し込む力が抜けると即座に停止してしまいます。
これはハチミツを配管に流した時のようなネバーっとした流れの状態です。
このような流れの様子を”層流”と呼び空気の場合は非常に小さな隙間の中はこのような層流の状態となっているのが一般的な考え方です。

逆に、隙間が大きくなると慣性力が卓越して流れの方々で渦が発生しこの渦によって流体同士が混ざり合って温度も均質になりやすくなります。
このような状態を”乱流”と呼び一般的な部屋とか人間の大きさから見た流れはほぼ乱流であると言えます。

つまり隙間の大きさや風速を大きくすると層流から乱流に流れの様子が変化するのですが、ではどこまでが層流でどこからが乱流か?というのは物の形・流路(隙間)の大きさや流れの速さ、流れるものの種類である程度指標を得ることができ、その指標をレイノルズ数といいます。

レイノルズ数は下式で表すことができますが、
Rhoとμは空気の密度と粘性係数でほぼ不変と考えればⅤとL(つまり風速m/sと代表長さm)で決まります。

 Re=Rho V L / μ

代表長さLはどこの長さか?というのは普通は円管の直径などを使うのですが、巣門となるとどの長さを使うのが正解か分からないので単純に巣門の高さを代表長さLにするとレイノルズ数はおおよそ次のようになります。
(風速Ⅴは1m/sと仮定)

 隙間7mmの時 :Re=470
 隙間50mmの時:Re=3350

では、この値が乱流なのかどうかの判定は、臨界レイノルズ数という指標を用います。例として、円管内の流れでは2,300 - 4,000であることが知られています。レイノルズ数が2300と4000間では、層流と乱流ともに起こり得えるということです。
7mmの時はこの臨界レイノルズ数よりもかなり小さいのでこの時の流れは層流と考えて間違いないはずですが、50mmの時は乱流である可能性が高いことになります。
つまり、7mmと50mmでは流れの様子が変わるので内部の流れに影響を及ぼす度合いも変わるでしょう。という事が分かります。
逆に、7mm以下ではRe数が十分小さく流れの様子はあまり変わらないことが予想されるので温度の変化も小さいと考えられます。

決定的に何かを決める指標はむずかしいですが、Re数を使って整理すると使っている巣箱の限界レイノルズ数が分ってくるかもしれません(温度変化が顕著になる巣門高さがあるかもしれないのでそこが臨界レイノルズ数といえるかもしれません)

参考になるかわかりませんが、レイノルズ数の観点から少し考えてみると面白いかもしれないと思いました。

おがおが 活動場所:愛知県
投稿日:2021 11/9

ちなみに風速Ⅴは周囲の風速ではなくて隙間を流れる風の速さを使います。
この風速の推算はまた少し難しいですが、外気の風の強さ(つまり風圧(動圧))と巣門の設計に影響されます。

つまり巣門に入る風量(風速)の考え方は

押し込む力(外気の速さから得られる動圧)

流路抵抗(巣門の高さ・幅・長さ(巣箱厚さ)から得られる抵抗係数)

などから算出できるはずです。

従来の1面巣門はそもそも流れが前後に通過せずせき止められるので簡易的に計算するのは難しいですが最近流行りの4面巣門ならある程度推算はできそうかな?と思います。

Birdman 活動場所:広島県
投稿日:2021 11/9

おっとりさん  おがおがさんが言われているとおり、やはり50mm上げるのは上げすぎかもしれませんね。基本が7mm程度なので。

それもですが、以前からこの秋入居群の内見画像を見ていて思っていたのですが、この群れの巣が付いている丸胴の天井は、金属なのでしょうか。画像からは、丸味がある金属のように見えますが。

おっとり 活動場所:千葉県
投稿日:2021 11/9

Birdmanさん

丸洞の天板は普通の合板です。

光って見えるので、私も金属かと思うほどです。

フラッシュをたいているので、その影響ではないでしょうか?

合板の上に杉板で分厚いの(150mm)位のを合板の上に直接載せてあります。

**************

今回丸洞を5cmもちあげると言うのは、実験の空の丸洞であって、秋入居群には絶対にこの冬の間に四面巣門の様に持ち上げる事は致しません。

入居していない丸洞なので、思い切ったテストができます。

朝の9時に実験の丸洞は50mm(5cm)持ち上げて温度観測を続けています。

4時間経過したので既に結果は見えてました。

コメントをありがとうございます。

Birdman 活動場所:広島県
投稿日:2021 11/9

おっとりさん  巣が付いているのは、普通の合板なんですね。了解しました。

投稿中