配管流量計算ツール

管内流れの解析では、配管の形状、流体の物性、流速を結び付け、ポンプの選定、配管の通水能力の確認、エネルギー損失の推定に必要な量を求めます。この計算ツールは、非圧縮性ニュートン流体が満流の真っすぐな円管内を定常的に流れることを仮定しています。まず、入力した管径と粗さをミリメートルからメートルに換算し、すべての式で SI 単位を統一します。断面積は円周率と直径の二乗の積を四で割った値で、体積流量は断面積と平均流速の積です。表示する流量は、読みやすいように立方メートル毎秒からリットル毎秒へ換算します。 レイノルズ数は慣性と粘性の影響を比較する量で、密度、流速、管径の積を粘度で割って求めます。およそ 2,300 未満では通常は層流、およそ 4,000 を超えると通常は乱流です。その間は遷移域であり、外乱、継手、入口条件、表面の不均一さが流れを大きく左右します。レイノルズ数は無次元なので、規模、流体、速度が異なっても、幾何学的に相似な系の比較に役立ちます。 圧力損失はダルシー・ワイスバッハ式で推定します。この式では、ダルシー摩擦係数に管長と管径の比、および動圧を掛けます。層流には、円管の厳密な関係式である 64 をレイノルズ数で割った値を使います。乱流には、レイノルズ数と相対粗さを含む Swamee-Jain の陽的近似式を使います。この近似式は、一般的な工学範囲で Colebrook 式をよく再現し、反復計算が不要です。圧力損失はキロパスカルで表示します。 管内面粗さは、内壁の凹凸の代表的な高さを表し、管径全体の変動量ではありません。新品のプラスチック管や引抜き管は非常に滑らかですが、一般鋼管、コンクリート管、老朽管はかなり粗い場合があります。公表されている粗さは推定値であり、腐食、付着物、接合部、曲がり、弁、製造ばらつきまで反映していないことがあります。実際の系には、継手や断面積の変化による局所損失もあります。ここでは含めていないため、配管網全体の設計では損失係数を使って別途加算してください。 結果は、計算根拠が明確な初期の工学的推定として利用してください。密度、とりわけ粘度は大きく変化するため、運転温度での物性値を確認してください。気体、大きな圧力変化、非円形ダクト、開水路流れ、非ニュートン流体、安全上重要な設計には、その条件に適したモデルを用い、適用規格と実測性能に照らして確認してください。