配管抵抗の計算方法

質問

図のような配管抵抗を求める場合の考え方が
合っているのか悩んでいます。
配管は一度立ち上がって、またもとの位置で放水されます。
液体を上に上げる力は当然必要ですが
上まで行くとあとは落差があるので、
立ち上がりのH（ｍ）と落差のH（ｍ）が相殺されるため
摩擦抵抗と継手類の抵抗を考慮するだけでいいのでは
と思いつつも、落差による力は引っ張りなので全てには
当てはまらないのではとも思います。
このような場合、どう考えればいいのでしょうか。
ご存じの方、教えて下さい。

回答No.4

Nebusoku3 · ベストアンサー

No2です。
＞10ｍ（1気圧）ですよね。
例えば、20ｍになると相殺ということにはならないのでしょうか。
落下速度がポンプの送り速度を超えると、真空になる。
（相殺できない？）
極端に高い場合はどうなるのでしょうか。
先日図書館に行きましたが、この件に関する図書を見つける事が
できませんでした。
出来ましたら、この事に関してさらに説明お願い致します。

●配管が密閉状態で水が満たされていれば真空は無視して良いようです。ご存知の様に液体は圧力で圧縮膨張をしない（しにくいかな）　性質が有るので空気の様に圧力で　疎密が出来ないですね。　パスカルの法則でしたか　「一般に閉じ込められた液体の一部に加えられて圧力は全ての内圧と等しい」　だったと思います。（その為ウォーターハンマーという怖い現象も起きますね）　確認してください。

よって、高さが　２０ｍでも密閉していて　水で満たされていれば１０ｍと同じですね。

参考URL　これは密閉されてない水路ですが　ポンプの　揚水力（８００ｍのものが出来たそうです。）を感じるために参考にしました。
http://www3.toshiba.co.jp/power/pic/secret/pump.htm
http://www.kyuden.co.jp/effort_water_omarugawa_omaru04.html
http://homepage3.nifty.com/kuebiko/science/freestdy/WtrClmn2.htm
これでポンプの揚水力の疑問は解けたのではないかと思います。
※蛇足ですが、揚水発電は　原子力発電所のある場所には　必ずあります。　原子力発電は一定の発電の方が動作が安定するため、必ず余剰の電力が出来、電気が使われない時間に揚水し、負荷の重い時に加算する仕組みですね。では宜しくお願い致します。

お礼

丁寧な回答ありがとうございます。

回答No.3

masa2211

＞極端に高い場合はどうなるのでしょうか。
出口水槽の液面を水圧ゼロとして、入り口に向かって水圧していき、
水圧が-10ｍ以下（つまり、真空以下）になったら-10ｍにおきかえて計算を続け、吸入口液面での必要水圧を
求めます。

尤も、管の途中で真空になる前にキャビテーション（水が泡立つ）が発生するから、
-10ｍの代わりに-7～-8ｍを使うし、ここをゼロｍ（大気圧割れ禁止）
とする場合もあります。

お礼

回答ありがとうございます。

回答No.2

Nebusoku3

立ち上がりのH（ｍ）と落差のH（ｍ）が相殺されるため
摩擦抵抗と継手類の抵抗を考慮するだけでいいのでは。。。　ということで　正解と思います。

モータを含めた配管は大気に対して密閉状態ですので圧力としては　水面の位置で釣り合っています。　但し、高さが１０ｍを超すと　”真空”　を考慮しなければなりません。（トりチェリの真空：　水銀と水で実験をしていますね。）
いずれにしても　”管内が水で満たされていれば”　水面位置での圧力は釣り合っていますから　お考えの通り、　「摩擦抵抗と継手類の抵抗を考慮するだけでいい」　と思います。

補足

回答ありがとうございます。
10ｍ（1気圧）ですよね。
例えば、20ｍになると相殺ということにはならないのでしょうか。
落下速度がポンプの送り速度を超えると、真空になる。
（相殺できない？）
極端に高い場合はどうなるのでしょうか。
先日図書館に行きましたが、この件に関する図書を見つける事が
できませんでした。
出来ましたら、この事に関してさらに説明お願い致します。

回答No.1

mpascal

圧力損失だけの議論であれば、立ち上がりと落差の相殺で構いませんが、立ち上がりＨ分の高さに押し上げる圧力がポンプにないと、最初に上がりませんよね。

お礼

早速回答ありがとうございます。
おっしゃる通りで理解はしておりましたが
省略していました。

他の人がこの質問で間違った方向に
いくとも限りませんので
今後、正確に書くように心がけます。
ご指摘感謝いたします。