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2008/04/27 23:26
ホース内を流れる水の速度は大体どのくらいですか?
上水道の設備設計では,給水管の径に対する標準的な流量は,
口径13mmで17l/min,20mmで40l/min,25mmで65l/min程度。
これは、流速が、13mmと20mmは約2.1m/secで、25mmは約2.2m/secです。
(上水道の圧力が、基準により一定で、25mmは配管抵抗が少ないので、
流速が少し上がっています)
さて、それでは、上水道の圧力は、何MPaでしょう。
流速(2.2m/sec)のエネルギーを圧力に変換する時は、
〔流速(m/sec)×流速(m/sec)〕÷〔 2×重力加速度(m/sec2)〕
= 圧力(kg/m2)÷比重量(kg/m3)を使用します。
(2.2m/sec×2.2m/sec)÷(2×9.8m/sec2)= P(kg/m2)÷1000kg/m3
P(kg/m2)= 246.9kg/m2 ≒ 0.0025MPa
又は、トリチェリの定理
流速(m/sec)= √〔2×重力加速度(m/sec2)×水の高さ(m)〕を使用し、
2.2m/sec = √〔2×9.8(m/sec2)×H(m)〕
H(m)= 0.2469 m <水は10mで約0.1MPaなので、>
≒ 0.0025MPa
となります。
本来は、上水道の元栓近くを接続しますと、3~5倍は流速が速いです。
そして、上水道の本管は、事故等でも承知の通り、5m~10mも水柱が
上がりますので、0.1~0.2MPaある事が判ります。
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流速=流量÷ホース内面積
(2)の方が指摘した数字を参考に計算してみましょう。
口径13mmでは ホース内面積=3.14*13^2/4=133mm^2=0.000133m^2
流量 17L/min=0.017m^3/min (1L=1dm^3, 1dm=0.1m)
流速=0.017/0.000133=127.8m/min
※水は非圧縮性流体で流量だけ実測すれば計算 OK
単位をm/sで示したら
127.8/60=2.1m/sですから(2)と同じです。
上水道の設備設計では,給水管の径に対する標準的な流量は,
口径13mmで17l/min,20mmで40l/min,25mmで65l/min程度のようです。
この値から計算すると,流速は2.1ないし2.2m/s程度が設計基準のようです。
ホースの場合,必ずしもこの基準に従う必要はないと思います。
しかしながら,ホースの長さが長い場合は,流量に対して径が不足するすると,損失水頭が大きくなって所要の水量を流せなくなります。ホースの長さが長い場合は,流速が上記の値より遅くなるように,口径を大きくすることが宜しいかと思います。
ベルヌーイの定理を確認して下さい。流体の『位置/高さ』、『速度』、
『圧力』は、換算できて、流れに沿って成り立つエネルギーは、保存の法則で不変です。
簡単に言えば、水が10mの底面圧力は、1kg/cm2.海を10m潜る毎に約1kg/cm2
圧力が増す。等々は聞いた事がありますよね。その内容です。
詳細は、以下を参照。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%99%E3%83%AB%E3%83%8C%E3%83%BC%E3%82%A4%E3%81%AE%E5%AE%9A%E7%90%86
さて、ホース内を流れる水の速度は大体どのくらいですか?は、
圧力損失を無視しますと、その圧力に比例した速度になります。
圧力=1/2×密度×速度×速度
速度=√(2×圧力÷密度)にて求まります。
(前述のサイトの内容で、動圧と静圧部分の内容です)
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