摩擦損失とは？

パイプの摩擦損失は、流体とパイプの壁との相互作用による流量または圧力の損失の測定または計算です。 損失を克服し、適切な流量を提供するのに十分な電力でポンプを指定する必要があるため、これらの損失は配管システムで決定する必要があります。 摩擦損失は、パイプの材料、長さ、液体の流量または速度によって異なります。

配管システムは、パイプ、接続、バルブ、その他の継手の直線または曲線部分で構成されています。 システムの長さと複雑さが増すと、システムを流れる流体がパイプの壁やさまざまな継手と相互作用し、抵抗が生じます。 過剰な抗力は、追加のポンピング力によって克服されない場合、最終的に顧客または目的地で流量の損失を引き起こします。

パイプで使用される材料は、鋳鉄からプラスチックまで幅広く異なり、各タイプは内壁に特定の粗さを持っています。 パイプ製造業者は、さまざまな材料とパイプの直径について、パイプの長さあたりの予想される摩擦損失を示す表を発行します。直径は、パイプの内側領域の距離を測定します。 摩擦損失の計算には、測定または推定された粗さ係数が使用されます。未仕上げの鉄パイプは、滑らかなプラスチックパイプよりも高い粗さ係数を持ちます。

摩擦損失の表には、通常、ポンプの容量と所要電力が水フィート単位のサイズであるため、パイプ100フィートあたりの水頭の値が表示されます（値はメートル単位で同じです）。 この値は、ポンプが特定のモーターサイズで水を押し込める垂直フィート数を推定します。これにより、設計者はポンプ出力を配管システムに直接関連付けることができます。 摩擦損失の影響は、システムの長さ、継手と湾曲部の数とともに増加し、滑らかなパイプを使用することによってのみ低減できますが、排除することはできません。

損失は​​、パイプ内の流体の速度または速度が増加するにつれて増加します。 システムの圧力を上げることは、流量を増やすことよりも優れたソリューションです。そのため、地方自治体の給水システムでは高架の給水塔が使用されます。 高架タンク内の水の供給を維持すると、需要の高い期間に余分な水が供給されるだけでなく、システムの損失を克服するためのより一定の圧力が維持されます。

摩擦損失は、すべての商用配管システムで重要です。これは、抗力が大きいほどポンピングコストが高くなるためです。 消火活動など、十分な排気能力が重要となる用途がいくつかあります。 消火ポンプ車は、多くの場合、建物の高層階まで、ホースの長い部分から大量の水を供給しなければなりません。 水の需要が増加すると、ポンプトラックは消火能力を維持するためにノズルに適切な圧力を供給しなければなりません。 ホースノズルは、ホースの高速を必要とせずに、ホース圧力をノズルでの高流量に変換するため、長く細いチューブとして設計されています。

空気も流体であり、空気がさまざまな部屋に接続するダクトを通過するときに、暖房および空調システムで摩擦損失が発生します。 システム設計者は、摩擦損失の計算を使用して、建物内の適切なエアフローに必要なファンの出力を決定します。 ファンとダクトのサイズが適切でないと、家やビルの一部の領域で空気の流れが悪くなったり、高層ビルの高層階での暖房や冷房が不十分になったりすることがあります。