配管最適サイズの決定

質問

下記の計算によると計算上は配管径が変わっても流速をあげて規定の流量を流せる事になりますが実際のところ、流速限界があったりするのでしょうか？　規定流量を流す場合、計算上（理論上？）流速さえ早くすれば、いくらでも配管径は小さくなります。
実質的な配管設計を考えた場合、何をもって配管径を決定するのでしょうか？
当然、流速をあげて、配管径を小さくした方がバルブ設置や配管工事等を考えると有利ですが。。。
流速が上がる事での騒音は考えないないものとします。
流速が上がる事で、圧損も増加しますが、配管長40m ベンド数5程度なので
充分無視できると思います（圧力損失は２3Kg/cm2まではOKのため）

4000Nm3/h(約700m3/h)のエアーを配管に流す場合、（圧力5Kg/cm2)
Q＝AV(流量)＝（配管面積)Ｘ(流速）の関係より
700m3/h＝0.19m3/sなので
配管径125mmの場合流速15.5m/sであり、配管径80mmの場合流速37.8m/s
になり、この流量を流す場合どちらの配管径が最適か迷っております。
どなたか　ご教授下さい。

回答No.2

noname#230359 · ベストアンサー

＞あとはケースバイケースで必要な条件を考慮して最適設計するって事で理解いたしましたが、こんな考えでよろしいでしょうか？

　そうです。

　そして，限界流速は，例えば，流量計の口径と読み取り範囲，流体機械の最大吐出し量と口径の関係などから，推測できます。また，インターネットでは検索できませんでしたが，寿命，コスト，振動・騒音などを考慮して，学会や協会，メーカなどの基準を設けていることが多いです。これらの基準は，過去に発生した成功例及び事故などを参考にして，最適限界流速として決められています。

お礼

ありがとうございました。　少し調べてみましたら　あるバルブメーカーでは流速を　呼び径15300で乾きガスの場合136m/s 湿りガス・蒸気102m/sとmax値を決めているようでした。　液体に関しては呼び径毎に細かく9.2m/sから4.6m/sまで決めている様でした。

回答No.1

noname#230359

何の仕様もなければ，液体では１５ｍ／ｓ，気体では３０ｍ／ｓを限界にしています。今回の場合，最低１００ｍｍの配管径が必要だと思います。もちろん，実験など短期間の使用であれば，この限界流速を超えた配管径でもかまいません。

　この限界流速を決めたのは，主に次のことを考慮しているためです。
? エロージョンによる寿命
? 圧力損失
? 振動
? 騒音
? コスト

　そして，これらに加え，ブロワの高周波音防止，ポンプの吸込圧力損失低減，冷却水の有効利用など，使用する機器や目的別に固有の流速限界があります。

お礼

yukio 様　ありがとうございます。
　なんとなく経済設計を考えるならおっしゃるとおり30m/s程度が限界と考えます。
　気体での理論的な流速は音速まで等の限界は無い様ですね！　あとはケースバイケースで必要な条件を考慮して最適設計するって事で理解いたしましたが、こんな考えでよろしいでしょうか？
　ありがとう　ございました。