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圧力降下（「dP」または「ΔP」と略されることが多い）[1]は、流体輸送ネットワークの2点間の全圧の差として定義されます。圧力降下は、流体が導管（チャネル、パイプ、チューブなど）を流れる際に、流れの抵抗によって生じる摩擦力が流体に作用するときに発生します。この摩擦により、流体の水力エネルギーの一部が熱エネルギー（つまり、内部エネルギー）に変換されます。熱エネルギーを水力エネルギーに戻すことはできないため、エネルギー保存則に従って、流体は圧力降下を経験します。[2]
流体の流れに対する抵抗の主な決定要因は、パイプを通る流体の速度と流体の粘度です。圧力損失は、配管ネットワーク内の摩擦せん断力に比例して増加します。相対粗度が高く、多くの配管継手やジョイント、チューブの収束、発散、曲がり、表面粗さ、その他の物理的特性を含む配管ネットワークは、圧力損失に影響を与えます。流速が速い、または流体の粘度が高いと、パイプセクション、バルブ、またはエルボジョイント全体の圧力損失が大きくなります。流速が低いと、圧力損失は小さくなります（またはまったくありません）。流体は、ガスと固体の空気輸送のように二相性である場合もあります。この場合、圧力損失を計算するには、固体の摩擦も考慮する必要があります。[3]
アプリケーション
システム内の流体は、そのように流れる経路があると仮定すると、常に高圧領域から低圧領域へと流れます。[4]すべての条件が同じであれば、圧力降下が大きいほど流量は大きくなります（チョークフローの場合を除く）。[5]
特定のシステムの圧力降下によって、そのシステムを通じて流体を輸送するために必要なエネルギー量が決まります。たとえば、小口径のパイプ（速度が高く、したがって圧力降下が大きい）に一定量の水を流すには、大口径のパイプ（速度が低く、したがって圧力降下が小さい）のシステムよりも、より大きなポンプが必要になる場合があります。[6]
圧力損失の計算
圧力降下はパイプ径の5乗に反比例します。[7]たとえば、パイプ径を半分にすると、流量に変化がないと仮定すると、圧力降下は（たとえば2 psiから64 psiに）倍増します。
配管の圧力降下は配管の長さに正比例します。たとえば、同じ流量であれば、長さが2倍の配管では圧力降下も2倍になります。[8]配管継手（エルボやT字継手など）は、通常、直管よりも大きな圧力降下をもたらします。そのため、継手の等価長さを計算するための相関関係が数多く開発されています。[9]
特定のバルブには、 C vまたはK vと呼ばれる流量係数が関連付けられています。流量係数は、特定のバルブの圧力降下、流量、比重に関連しています。 [10]
圧力降下の計算には、次のような多くの経験的計算が存在します。
- ダルシー・ワイスバッハの式、パイプ内の圧力降下を計算する
- ハーゲン・ポアズイユ方程式
参照
参考文献
- ^ 「差圧（dpまたはdP）」。米国原子力規制委員会。 2022年12月30日閲覧。
- ^ Hardee, Ray (2015 年 4 月 13 日)。「パイプラインのヘッド損失の計算」。ポンプとシステム。
- ^ 「空気輸送圧力降下計算 - 希薄相 - PowderProcess.net」。www.powderprocess.net。
- ^ 「Q: それは本当にベルヌーイ効果によって引き起こされるのですか?」全米科学教育協会。 2022年12月30日閲覧。
- ^ アンドリュース、カイル。「ガス圧力低下：生産者が知っておくべき9つのこと」。Kimray Inc。2022年12月30日閲覧。
- ^ 「圧力降下とは何か、そしてそれが処理システムにどのような影響を与えるのか？」CSI Designs 。 2022 年12 月 30 日閲覧。
- ^ 「パイプ内の流れ パイプ径、ベルヌーイの方程式、圧力降下、摩擦係数」。Pipeflowcalculations.com 。2022年12月30日閲覧。
- ^ 「パイプ内の圧力損失」。ニュートリウム。 2022年12月30日閲覧。
- ^ 「継手からの圧力損失 - 等価長さ法」。ニュートリウム。 2022年12月30日閲覧。
- ^ 「バルブサイジング技術速報」（PDF）。スウェージロック。 2022年12月30日閲覧。