配管流量計算機

ベルヌーイの定理と配管設計

配管内の流量は「流量Q = 断面積A × 流速v」で計算されます。円形配管の場合、断面積は「A = π(d/2)²」で求められるため、口径dと流速vがわかれば流量を算出できます。流量の単位にはm³/s（立方メートル毎秒）やL/min（リットル毎分）が使われ、用途に応じて換算します。配管設計では適切な流速を維持することが重要で、水の場合は一般的に1〜3m/s程度が推奨されています。

流れの性質を判定するのに使われるのがレイノルズ数（Re）です。レイノルズ数は「Re = ρvd/μ」（ρ:密度、v:流速、d:管径、μ:粘度）で計算される無次元数で、Re < 2,300では層流（規則正しい平行な流れ）、Re > 4,000では乱流（不規則に混合する流れ）、その間は遷移領域と判定されます。乱流になると摩擦損失が大きくなるため、エネルギー効率に影響します。

ベルヌーイの定理は理想流体に対して「圧力エネルギー + 運動エネルギー + 位置エネルギー = 一定」が成り立つことを示しています。実際の配管では粘性による摩擦損失や局所損失（エルボ、バルブなど）が加わりますが、ベルヌーイの式は流量と圧力の関係を理解するための基本となります。例えば、配管の断面積が小さくなると流速が増し、その分だけ圧力が低下するという現象はベンチュリ効果として知られています。

実務の配管設計では、流量に加えて圧力損失の計算が不可欠です。ダルシー・ワイスバッハの式を用いると、管長・管径・流速・摩擦係数から圧力損失を求めることができます。ポンプの選定ではこの圧力損失を考慮して必要揚程を決定します。本ツールで流量とレイノルズ数を素早く算出し、配管システムの基本設計にお役立てください。