流動
連続の式(配管断面変化)
配管の太さが途中で変わる(細くなる・太くなる)場所では、流速もそれに応じて変化します。
このツールは、変化前の配管径・流速と、変化後の配管径から、変化後の流速を計算します。
配管の口径が変わる部分で流速が速くなりすぎていないか(異音・摩耗の原因になることがあります)を確認する際などに使います。
連続の式の使い方と考え方
配管径が変わる前後の内径と、変化前の流速を入力すると、変化後の流速が求まります。
A1・u1 = A2・u2 → u2 = u1・(d1/d2)²
考え方は「流れてくる量と出ていく量は変わらない(質量保存)」という連続の式で、配管が細くなれば流速は必ず速くなります。
連続の式(配管流速・流量)計算ツールの概要
本ツールは、流体工学・配管設計の基礎となる「連続の式(Continuity Equation)」に基づき、配管内の流速・配管内径・体積流量を相互に算出できる計算ツールです。
「必要な流量を通すための配管径の選定」や、「配管サイズを絞った(広げた)際の流速変化の確認」などを迅速に行うことができます。
連続の式の基本概念
非圧縮性流体(水や一般的な液体のほか、圧力変化の少ないガス)が管内を流れる際、質量保存の法則から「配管内の任意の断面を通過する流量(Q)は常に一定である」という関係が成立します。
これが連続の式です。
・流量(Q): 単位時間あたりに配管内を流れる流体の体積です。
・断面積(A): 配管の内径(円形断面)から求められる流路の面積です。
・平均流速(v): 配管内を流れる流体の平均的な速度です。
配管径が小さくなると断面積が小さくなるため、同じ流量を流すためには流速が高くなります。逆に配管径を大きくすると流速は低下します。
配管設計における実務上のポイント
1. 適切な設計流速の目安
流速が高すぎると配管の摩耗や圧力損失(配管抵抗)が増大し、ウォーターハンマー(水撃作用)のリスクが高まります。一方で流速が低すぎると、管内にスケールや沈殿物が堆積しやすくなります。
・液体(水など): 一般的に 1.0 〜 3.0 m/s 程度を適正流速として設計します。
・気体(空気・蒸気など): 一般的に 10 〜 30 m/s 程度を目安とします。
2. 呼称径(A呼称・B呼称)と「内径」の違い
配管サイズを選定する際は、配管の呼び径(例:50A)ではなく、肉厚を引いた「実際の内径(ID)」を用いて計算を行う必要があります。

