管径の最大空気流量の計算手順と乾燥方法について
- 水に濡れた配管の乾燥について、温風を通す計画を立てています。配管径や長さ、ベンド数などの情報を元に、内径φ59.5mmの配管に流れる空気の限界流速を求める方法を教えてください。
- 60℃の温風を50m3/minで、内径φ59.5mmの配管に噴き込んで乾燥を行いたいと考えています。しかし、この流量の空気が配管内を適切に流れるかどうか不安です。限界流速を計算するための手順や、必要な流速を確保するための方法について教えてください。
- また、ダンパなどを使用して必要な流速を確保することは可能でしょうか？必要な流速は約25m/sec程度ですが、ダンパなどで流量を絞ることができるのか、教えていただければ幸いです。
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管径の最大空気流量の計算の手順について
こんにちは。お世話になります。 水に濡れた配管の乾燥を行うために温風を通す計画をしています。 配管径：φ59.5mm（内径） 配管長さ：10m ベンド数：R=450mmが4本 管壁の状態：サニタリー管 ここに60℃で50m3/minで20kPaの温風を噴き込み、乾燥を行う予定です。 （専用に設定できないので現設備から流用したいのでこの仕様になっています） 実際この流量の空気が内径φ59.5mmの配管に流れるか疑問です。 管径からの限界流速の求め方を教えて頂けるようお願い申しあげます。 またダンパ等で絞って使用する事が可能かコメント頂ければ幸いです。 （必要流速は25m/sec程度で充分なのですが） 宜しくお願い致します。
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結論から申せば50m3／min.の空気を流すことは物理的に不可能で、1／10 の量を流すことさえ困難かもしれません。。 「限界流速を知りたい」との質問ですが、管系を基準に限界流速を決める 方法が有るとは聞き及んでおりません。流体が空気の場合、一般的に流速は 25m／sec.前後に設計されますが、もしこの流速の流体が砂粒などを運ぶ場合は、ベンド部の衝風が当たる面に日ならずして穴が貫通するはずで、決して遅い流速ではありません。 既に計算済みのことと思いますが、この管の中に50m3／min.の量を流すためには流速を300m／sec.に設定しなければなりません。おそらくは300m／sec.に到達する以前に振動で管系が破壊される惧れが大きいと推測しますが、 仮に300m／sec.で流すために必要な圧力は概略400kpa.です。 故に30m／sec.の時の所要圧力は約４kpa.になります。ダンパーで絞りを入れないと20kpa.のブースターに拠って管内流速が70m／sec.にも達し、振動が 懸念されます。風速が70m／sec.の台風を想起されれば、その流速の威力を 想像できるでしょう。 実は昨晩と今と二度も計算過程の詳細を計６時間も掛けてタイピングしたのですが、これまでに聞かれたことも無いパスワードの認証を求められ、かつ何故かログインが出来ません。混乱の最中にタイプ原稿が抹消されてしまい、些かうんざりしてしてしまいました。その内に気を取り直せたらまた 計算詳細を配信します。不悪。
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あるシステムに配管したとき、流量（もしくはその点での圧力）は、ソース（送風機など）とロード（配管系）の両方から決定されます。それぞれの流量ー圧力特性（P-Q）の交点から、そのシステムの運転状態での流量がわかります。今回のほしいのは、既存のシステム（送風機＋既存の配管）に新たに１０ｍの配管を付けたときの流量やその配管での圧損と思うので、これらのP-Q特性が必要です。送風機は、メーカのPーQ特性で配管は配管の圧損の式（大体P∝Q＊＊２）から求まります。したがって、１０ｍを付けたときの流量は、管径からだけから求まりません。 理想的に大きな送風機でこの配管に流したときは、閉塞(チュオーク）まで(音速に達するまで）流れるので、この径での流せる流量は、50m３/MINぐらいとなります。 管径の最大空気流量といわれている意味がわかりませんが、参考まで。
お礼
こんばんは。量さん、お返事ありがとうございました。 >今回のほしいのは、既存のシステム（送風機＋既存の配管）に新たに >１０ｍの配管を付けたときの流量やその配管での圧損と思うので、 …10mの配管中にベンドが4箇所あります。この10mは既設配管に新規に 追加ではなく、10mのみ新規追加でこの10mしか熱風を流しません。 今回は配管内部の通気風速は問題ではなく、大風量を配管に流した時の 問題点を把握したかったので、質問させて頂きました。 ありがとうございました。
chinheitsuomihさんのご回答にあるように、300m/sは物理的に不可能です。 300m/sというとほぼマッハ１なので、、。 以下、chinheitsuomihさんのご回答の補足なれば。 残っている水滴の影響やRベンドの圧損係数と管壁粗さの状態によって 計算は変わってきますが、とりあえず、 ・水滴の影響無視 ・Rベンドは一般的な値（圧損係数=0.3） ・管壁あらさ＝なめらか と仮定して計算すると、 ・ポンプ加圧を20kPaと仮定すれば、100m/s程度の流速は可能 （ただし、計算上。実際に100m/sはかなり困難） ・25m/sを仮定すれば、1.4kPa程度のポンプ加圧で十分 →ダンパでポンプ加圧を1.4kPa程度に絞れば、25m/sが実現可能 参考までに、以下webに管路圧損の計算式が出ていました。 圧損がヘッド(m)だったり、Re数の定義式がなかったり舌足らずですが、、、
お礼
こんばんは。NETSUYAさん、お返事ありがとうございました。 配管内風速は25m/secも出れば充分と考えています。 頂きましたURLで勉強してみます。 ありがとうございました。
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こんばんは。chinheitsuomihさん、お返事ありがとうございました。 分かり易い説明、感謝です。 >仮に300m／sec.で流すために必要な圧力は概略400kpa.です。 この計算手法の方向性を教えて頂ければ幸いです。 宜しくお願い致します。 失礼いたします。 こんばんは。chinheitsuomihさん、再度のお返事ありがとうございました。 >昨晩と今と二度も計算過程の詳細を計６時間も掛けてタイピング… …ご尽力に感謝します。そこまでやって頂いた計算、拝見できないのが 残念ですが、機会ありましたらUPして頂ければ幸いです。 当スレッドは6月初旬まで開かせて頂きます。 宜しくどうぞ。失礼いたします。 こんばんは。chinheitsuomihさん、ありがとうございました。 いままでのアドバイス、参考にさせて頂きます。 ありがとうございました。