エアロック

エアロックとは、液体が満たされたパイプシステムの高い部分に閉じ込められた蒸気によって液体の流れが制限されるか、完全に停止することです。ガスは液体よりも密度が低いため、高い部分にまで上昇します。この現象は、蒸気ロックまたはエアロックとして知られています。

システムを高流量または高圧力でフラッシュすると、ガスを最高点から遠ざけることができます。また、ガスを排出するための 蛇口（または自動ベントバルブ）を取り付けることもできます。

エア ロックの問題は、システムを故意に (保守のため) または誤って空にした後に、再稼働させようとするときによく発生します。たとえば、ラジエーターに水を送るために循環ポンプを使用するセントラル ヒーティングシステムを考えてみましょう。このようなシステムに水を満たすと、ラジエーターに空気が閉じ込められます。この空気は、ラジエーターに組み込まれたスクリュー バルブを使用して排出する必要があります。配管レイアウトによっては (回路に逆さまの「U」字型があるかどうかなど)、最も高いポイントを排気する必要があります。そうしないと、エア ロックによって滝のような流れが発生し、水頭の損失がエア ロックの高さに等しくなります。水圧勾配ラインがパイプの出力よりも下になると、回路のその部分を通る流れは完全に停止します。循環ポンプは通常、エア ロックを克服するのに十分な圧力を生成しないことに注意してください。

図 1 は、飲料水または灌漑用の重力分配システムに水を供給する貯水池を示しています。パイプが敷設されている地面に Hi1、2 などの高点と、その間の Lo1、2 などの低点がある場合、パイプに上から水が満たされ、空だった場合、パイプは Hi1 まで正常に満たされます。水流速度が気泡の上昇速度より遅い場合、水は低点 Lo2 まで滴り落ち、Hi1 と Lo2 の間に残っている空気を閉じ込めます。さらに水が流れ落ちると、Lo2 から Hi2 への上昇部が満たされます。これにより、閉じ込められた空気に、H2 m の水 (WG = 水位計) または H1 のいずれか小さい方の圧力がかかります。H2 が H1 より大きい場合は、完全なエア ロックが発生し、Lo2 から Hi2 への上昇部の水位は H1 で停止し、それ以上水は流れません。 H1 が H2 より大きい場合、いくらかの水は流れますが、パイプ全体の水頭 H3 には達せず、流量は予想よりはるかに少なくなります。さらに起伏がある場合は、背圧効果が加わります。比較的平坦だが起伏のある土地に建設された長いパイプラインには、このような高低点が数多くあります。空気やガスの詰まりを避けるために、一定の圧力を超えると空気やガスを排出する自動ベントが取り付けられています。また、真空状態で空気が入るように設計されている場合もあります。水道管システムの設計には、他にも多くの設計上の考慮事項があります。たとえば、^{[1] [説明が必要]}

エア ロック現象は、さまざまな方法で有効に活用できます。 隣の図は、S トラップを示しています。 このトラップには、a) 液体が上部 (1) から下部 (4) に妨げられることなく流れること、b) トラップの液体ヘッドを克服するのに十分な余分な圧力がない限り、ガスがトラップを通過できないことという特性があります。 これは通常、約 75 ～ 100 mm の水であり、トイレ、シンクなどへの接続を介して排水システムから悪臭のする空気が逆流するのを防ぎます。 排水に砂が含まれていない限り、S トラップはうまく機能します。砂が含まれていると、S の U 部分に集まります。

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