圧縮空気配管圧力損失計算
圧縮空気の流量、入口圧力、温度、配管内径、配管長さ、管内面粗さから、直管部の圧力損失と出口圧力を概算します。 Nm³/min や Nm³/h の基準状態流量だけでなく、入口圧力・温度での実流量からも計算できます。
このページで扱う範囲
乾き空気を理想気体とし、配管内の温度を一定とみなした直管部の概算です。 継手、弁、フィルタ、ドライヤ、ホース、レギュレータ、装置入口、末端機器の損失は含みません。 実設備では圧力計位置、末端必要圧力、同時使用率、配管材質、ドレン、漏れ、コンプレッサー制御も確認してください。
計算結果
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結果の読み方
- 圧力損失は、指定した流量と直管長さで入口圧力からどれだけ低下するかの概算です。
- 許容長さは、指定した許容圧力損失以内に収まりやすい直管長さの目安です。
- 基準状態流量と入口実流量は意味が異なります。Nm³/h は基準状態に換算した流量、m³/h はその圧力・温度での実体積流量です。
- 圧力損失が入口絶対圧に対して大きい場合、等温・代表物性の概算誤差が大きくなります。
使用式
rho_N = P_N / (R T_N)
m_dot = rho_N Q_N または m_dot = rho_in Q_actual
G = m_dot / A
Re = G D / mu
P2 = sqrt(P1^2 - f_D G^2 R T L / D)
L = (P1^2 - P2^2) D / (f_D G^2 R T)
P1, P2: 入口・出口の絶対圧 [Pa abs]G: 質量速度 [kg/(m²·s)]R: 空気の気体定数 287.05 J/(kg·K)T: 空気温度 [K]D: 配管内径 [m]f_D: Darcy摩擦係数 [-]
入力値の注意点
- 入口圧力をゲージ圧で入力した場合、内部計算では大気圧を加えて絶対圧に変換します。
- 配管内径は呼び径や外径ではなく、実際の内径を入力してください。
- 空気粘度は温度により変わります。分からない場合は、20℃付近の乾き空気の目安として 18.5 µPa·s 程度を使えます。
- 継手やバルブが多い場合は、局所損失を別途見込んでください。
計算例
10 Nm³/min、入口圧力 0.7 MPaG、大気圧 101.325 kPa、20℃、空気粘度 18.5 µPa·s、内径 50 mm、直管長さ 100 m、管内面粗さ 0.045 mm の場合、 圧力損失は約 25.8 kPa、出口圧力は約 775.5 kPa abs、入口流速は約 11.5 m/s です。
同じ条件で許容圧力損失を 50 kPa とすると、直管部としての許容長さは約 190.7 m です。
よくある間違い
- Nm³/h と m³/h を同じ流量として扱う。
- ゲージ圧と絶対圧を混同する。
- 配管内径ではなく呼び径や外径を入力する。
- 直管部だけの圧力損失を見て、継手、弁、フィルタ、ドライヤ、ホースの損失を見落とす。
- 末端必要圧力や同時使用率を確認せず、配管サイズだけで設計判断する。
FAQ
このページだけで圧縮空気配管を設計できますか？
できません。直管部の圧力損失を概算するページです。実設備では継手、弁、フィルタ、ドライヤ、レギュレータ、ホース、末端必要圧力、同時使用率、漏れ、コンプレッサー制御も確認してください。
Nm³/h と m³/h は何が違いますか？
Nm³/h は基準状態に換算した体積流量です。m³/h はその圧力・温度での実体積流量です。圧縮空気では同じ質量流量でも、圧力が高いほど実体積流量は小さくなります。
ゲージ圧と絶対圧はどう扱いますか？
ゲージ圧を選んだ場合は、入力した大気圧を加えて絶対圧に変換して計算します。絶対圧を選んだ場合は、入力値をそのまま入口絶対圧として扱います。
Haaland式で求めた摩擦係数は設計値として使えますか？
初期検討用の概算値として扱ってください。管内面状態、スケール、湿り空気、局所損失、圧力変化に伴う物性変化までは含みません。