エアー配管径の算出方法を教えてください。

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A 回答 (2件)

エァー配管径の算出には、


1)送媒圧力
2)送媒距離(使用配管長さ)
3)ワーク(エァーを受ける側)側の動作時間:何秒で満タン、若しくは動作させたいのか
に関係します.
1.配管の相当有効断面積(S) 距離が短い場合;S=πd^2/4 d:内径)
長い場合:S=0.884 × S × d^2.655/√L
S:管の種類による係数(SGP:1.0、ポリエチ管:2.0)
L:管の長さ

2.容器に充満させる時間は、
t=3.726 × ((1.285-(1.033/(PC+1.033))) × V/S × √(273/(273+θ))
V:容器容量(リットル)
θ:空気温度(℃)

3.流量(Q)
Q=22.2 × S × √(△P(P+1.033)/G) × √(273/(273+θ))
△P:出入口の圧力
P:出口気体圧力
G:気体の比重
s:1.8Cv Cv:流量係数Cv値

等で算出するのではないでしょうか?
これで良いのか判りません.
私は、空気制御機器メーカー(SMC,CKD等)のカタログの技術資料より算出しています.
参考までにSMC社を記します
詳細説明でなくスミマセン

流量

参考URL:http://www.smcworld.com
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この回答へのお礼

ありがとうございました。助かりました。

お礼日時:2001/04/04 16:13

rudorufu25さんの回答に補足しますと、最近各所で省エネについて厳しくなってきており、エアーに限らず管内圧力損失の少ない最適配管(経路・径など)について検証されるようになってきております。

SMCやCKDなどの機器メーカーはその算出プログラム(簡単なEXCELLマクロプログラム)を持っているようです。私も仕事上メーカーからそれを貰って使用しておりますが、HP上にはないようですね。
もし必要であればメーカーに尋ねられてはいかがでしょうか?
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Q気体の圧力と流速と配管径による流量算出

初歩的な質問ですみません。いまひとつ自信がない為、ご教授いただければ幸いです。
よろしくお願い致します。
 基本的に流量に関してノルマルって表現がありますが、これは大雑把に大気状態で20℃における気体量と理解してますがそれでいいのでしょうか?それ前提で話を進めた場合の圧力と流速と配管径による配管流量はざっくりどう求めるのでしょうか?
条件は以下の事しかわかりません。
前提条件 圧力 5Kg/cm2
流速 20m/s
配管内径 40mm
  流体 エアー(常温)
 圧損等はないものとして、大雑把に算出する場合ですが、 Q=AV Q=流量 A=配管断面積 V=流速
 これで算出した場合 
 ((3.14*0.04^2)/4)*20*60=0.8m3/min となり
圧力5kg/cmなら大気との差4Kg/cmなので
 ノルマル?は 0.8*4=3.2Nm3.minとなりますが、
 そんな考え方でいいのでしょうか
 反対に5Kg/cm2の圧力の下では0.83m3/minなのでしょうか?
アドバイスよろしくお願い致します。 

初歩的な質問ですみません。いまひとつ自信がない為、ご教授いただければ幸いです。
よろしくお願い致します。
 基本的に流量に関してノルマルって表現がありますが、これは大雑把に大気状態で20℃における気体量と理解してますがそれでいいのでしょうか?それ前提で話を進めた場合の圧力と流速と配管径による配管流量はざっくりどう求めるのでしょうか?
条件は以下の事しかわかりません。
前提条件 圧力 5Kg/cm2
流速 20m/s
配管内径 40mm
  流体 エアー(常温)
 圧損...続きを読む

Aベストアンサー

気体の体積は温度によっても変化するので、計算には配管内の気体の温度が必要です。
ノルマル(標準状態)の体積は、0℃、1気圧の状態に換算した気体の体積です。

t℃で体積Vを占める気体を、同圧力で0℃にすると、シャルルの法則により、体積は 273V/(273 + t) になります。これで計算してください。

流量の計算は計算間違いがあり
((3.14 * (0.04 m)^2)/4) * (20 m/s) * (60 s/min) = 1.5 m3/min
だと思います。

圧力 5Kg/cm2 というのがゲージ圧であれば、絶対圧は 約6Kg/cm2になります。
ゲージ圧から絶対圧にするとき、大気圧は引かないで足さないといけません。
その場合、大気圧換算の流量は1.5 m3/minの約6倍で 9 m3/min になります。
さらにここから、使用温度をt℃として、最初に述べたシャルルの法則で体積を0℃に換算する必要があります。

計算の前提が違っていたら補足してください。

Q0.4MPa、口径6mmノズルからのエアー流量

0.4MPaの工場エアーを使用して、口径6mmのノズルから吐出させています。
ノズル出口の環境は大気圧(0.1MPa)としたときのエアー流量(m3/min)を求めたいと思っています。

出口の0.1MPaが臨界圧力より高いため、ノズル出口では臨界状態とした場合、V=(2k・RT/(k+1))^0.5より313m/sと算出。
(工場エアーの温度は20度、比熱比k=1.4、ガス定数287J/kg・K)

流量はノズルの開放面積×流速よりπ/4×0.006^2×313×60秒=0.53m3/minとしました。

これでいいのでしょうか?
この計算ではエアー圧力を0.4→0.3MPaにしてもエアー流量は変わらないことになりますが正しいでしょうか?
(0.3MPaにすると臨界圧力が低下するため、出口での空気密度が低下し
 質量流量は低下すると思いますが、これで考え方は合ってますか?)

Aベストアンサー

(数字の中身までは見ていませんが)これでいいです。

ノズル出口でチョークしているかしていないかで大きく異なりますが、臨界圧力をチェックされているとおり、この場合はノズル出口で速度は音速になります。速度に面積をかけたものが体積流量なのでこれで正しいです。チョークしている限り体積流量は上流の圧力の影響は受けません。

一方の質量流量ですが、質量流量は体積流量に密度を掛けたものなので、その密度が0.4→0.3MPaでどのように変化しているかですが、お書きになったように、0.3MPaで出口の密度が減少しているので、質量流量は低下します。

具体的には、密度はノズル出口で

 ρ=ρ0×(2/(κ+1))^{1/(κ-1)}

となります。ここで、ρ0は上流の密度です。

0.3MPaと0.4MPaで上流の温度が同じであれば、0.3MPaの場合の上流密度は0.4MPaの3/4倍ですので、上の式からノズル出口の密度も3/4倍になります。体積密度が同じなので、質量流量は密度の違い分の3/4になります。

Q配管径と圧力から流速を求めたい

このサイトでも調べましたがなかなかHITせず、悩んでおります。 だれか御教授ください。

 圧力タンクに5Kg/cm2のエアーが溜まっておりますが、吐出配管径が50mm(500mm)が付いており、大気開放しています。この場合流速はどのように求めればよいのでしょか? 圧損等はないものとします。 吐出配管100mmの場合と比較したいのですが、
(流速が分かれば流量も分かると思います)
これだけの情報で吐出流速はわかるのでしょうか?
大変悩んでおります。 詳しい方 ご解説よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

この場合、配管径が大きいので#1さんのおっしゃる粘性による影響は無視できるでしょう。むしろ流量を決めているのは流れの圧縮性です。

空気で大気圧に開放する場合でしたら、圧力タンク内の圧力が十分高ければ(約1.89気圧以上)あれば、吐出配管部入口で流れは音速にまで加速されます。その場合の流速は、圧力タンク内の空気の温度T、Rをガス定数、kを比熱比として

  V=(2kRT/(k+1))^{1/2}

と求まります。また、流量は、配管部入口で流速が決まっているので

  m=A (2/(k+1))^{(k+1)/{2(k-1)}} (kP^2/RT)^{1/2}

と求まります。圧力タンク内の状態が同じであるならば、流量の比は配管の面積の比になります。

これらの式の導出等に関しては、圧縮性流体に関する本をお調べ下さい。ノズル、流れの閉塞(チョーク)などがキーワードです。

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Q最適配管径の算出方法

以下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?
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、バルブ設置や配管工事等を考えると配管径は小さい方が有利ですが。。。
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2~3Kg/cm2はOKとします。)

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。

Aベストアンサー

流体がエアーですか。
配管長40m の間にはバルブ、レヂューサーもあるのですね。
バルブもグローブ弁、スルース弁により流速は変わってきますし、コンプレッサーの出口逆止弁間での配管の長さ、エルボの位置により当然流速は変わってくると思います。
5インチの配管が適切と思います。
的外れでしたらごめんなさい。

QANRって何ですか?

エアー機器の流量に記載されているANRって何のことでしょうか?
例えば200リットル/min(ANR)。
どなたか教えて下さい。

Aベストアンサー

 
>例えば200リットル/min(ANR)。

空気の流量の場合、空気は、温度によって、相当に体積に変化が起こります。流体でも液体はそれほど温度による体積変化は大きくありませんが、気体は、温度依存性が高いのです。

体積膨張するということは、大気比重が減少するということです。流量を処理する装置の場合、処理する気体の質量や運動がその性能に関係してきます。同じ体積でも、比重の小さな気体は処理効率がよいと言えます。また、空気に水蒸気が混じっていれば、比重は大きくなります。

そこで、流量を移動させるような装置だと、どういう温度、湿度、また気圧のもとでの空気かということを明示しないと、性能表現としては不正確になります。

そこで、「基準標準大気」というものを定義し、この基準大気について、200リットル/分などの流量処理能力と表記するのです。ANRは、「基準標準大気」または「参照標準大気」を意味するフランス語 Atomosphere Normale de Reference の頭文字を取って名づけられているものです。

ANRとは、「温度20 ℃,絶対圧101.3kPa (760mmHg),相対湿度65%の空気」を意味します。これを参照用標準空気とするということです。普通、この状態の空気です(ANR: Under the conditions of 20 degrees C of temperature, 760mmHg (101.3kPa) of absolute pressure and 65% of relative humidity)。

ANRはメートル法で使われる標準空気概念で、西欧での新しい標準です(欧米では、従来から、流量などは、立方フィート/分(CFM)などの、フィート単位が使われていました。アメリカはいまでもフィートが有力ですが、ヨーロッパはメートル法により積極的なのです)。

>iーラインドライヤ
>http://www.kitz.co.jp/product/microfilter/iline.html

>Compressed Air Glossary:a.html
>http://www.impactrm.com/html/a.html

>KITZ UNIPORE MINI AIR FILTER
>http://www.kitz.co.jp/mfen/products/miniair.html
 

参考URL:http://www.kitz.co.jp/product/microfilter/iline.html,http://www.kitz.co.jp/mfen/products/miniair.html

 
>例えば200リットル/min(ANR)。

空気の流量の場合、空気は、温度によって、相当に体積に変化が起こります。流体でも液体はそれほど温度による体積変化は大きくありませんが、気体は、温度依存性が高いのです。

体積膨張するということは、大気比重が減少するということです。流量を処理する装置の場合、処理する気体の質量や運動がその性能に関係してきます。同じ体積でも、比重の小さな気体は処理効率がよいと言えます。また、空気に水蒸気が混じっていれば、比重は大きくなります。

そこで、流...続きを読む

Q流量の計算式。

流体の流量の計算式でこのような記述を教えて頂きました。
流量=(圧力元吐出口圧力-シリンダ入口圧力)/配管抵抗
流量は、流速×断面積ではないのですか?
これなどのような式なのでしょうか?
成立する場合単位を教えて頂きたいです。
できれば簡単な数値を入れて、計算式を教えて下さい。
お願い致します!

Aベストアンサー

>流量は、流速×断面積ではないのですか?
そうなのだけれど、今問題としているのは、圧力から流量を計算する式がどうなっているか、であるため
流速×断面積という回答ではアウト。

で、流量=流速×断面積という関係があるので、 流速と圧力の関係を式で示す方法でも可。

>これはどのような式なのでしょうか?
要するに、圧力差と流量は比例する、という式。

No.3の回答とは違います。No.3の回答は、圧力差と√流量が比例し、適当な範囲を取り出すなら、
そらは直線で近似できる、ということ。それ自体はそうなのですが、それなら
流量=(圧力元吐出口圧力-シリンダ入口圧力ーα)/配管抵抗
と、なにやら意味不明(=実験などで求める)の定数がオマケに入ります。

で、圧力差と流速は比例する場合と圧力差と√流速が比例する場合は、両方存在。
粘性が低い場合(たとえば水)が√流速に比例し、粘性が高い場合(たとえば油)が流速に比例します。
※厳密に言えば、√流速と流速の中間の中途半端な状態です。また、水の場合でも地下水(流速が遅く、かつ、管径が細い、と考えればよい)なら流速に比例します。
よって、油(など、粘性が高い流体)の場合の計算式がHPに示されていたものと思われます。

式を一般形で書くと、

ΔP=f ・ L/D ・ V^2/2g  (ダルシー・ワイズバッハの式)

f :比例定数(損失係数)
ΔP:圧力差 (=圧力元吐出口圧力-シリンダ入口圧力) 単位は、m。 (圧力を、流体の密度で割ったもの。)
L :管の延長  ただし、曲がりなどは、適当な倍率を掛けて直線に換算する。
D :管の直径
V :流速  お望みなら、Q/ (πD^2/4)と読み替える。
g :重力加速度 約9.8m/s^2

ややこしいのがfであって、定数と書いたけれど定数ではない......
油のような場合、f=X/V (X:今度こそ定数。) 、水の場合はfは定数(として解く場合と、Vの関数として解く場合の両方を使い分ける。)

油の場合、f=X/Vなので、式を整理すれば、
V=ΔP×β (β:式を整理し、管の直径などの定数から計算した定数)
Q=V/Aだから、
Q=ΔP÷(A/β)   ここで、A/βを配管抵抗と定義すれば、元の式と一致。

>できれば簡単な数値を入れて、計算式を教えて下さい。
それ、上の説明で、βの計算式を示すしか方法がないが....
動粘性係数とかレイノルズ数とか出てきて、とてもじゃないけど簡単じゃないです。

>流量は、流速×断面積ではないのですか?
そうなのだけれど、今問題としているのは、圧力から流量を計算する式がどうなっているか、であるため
流速×断面積という回答ではアウト。

で、流量=流速×断面積という関係があるので、 流速と圧力の関係を式で示す方法でも可。

>これはどのような式なのでしょうか?
要するに、圧力差と流量は比例する、という式。

No.3の回答とは違います。No.3の回答は、圧力差と√流量が比例し、適当な範囲を取り出すなら、
そらは直線で近似できる、ということ。それ自体はそう...続きを読む

Q気体の圧力と流量の関係

 初歩的な質問で申し訳ないのですが、
気体(例えばair)を、ある一定の圧力をかけてホースに送り込むとします。
そのホースの中間に、流量調整を行える器具を取り付けて、流量を絞り込んだ時、
その器具の前と後では圧力は変わるのでしょうか?
 又、圧力と流量は比例するのでしょうか?

Aベストアンサー

「静圧」と「動圧」があります.
静圧と動圧を足して圧力で表したものを「全圧」,
それを温度で表したものを「全温」と言います.

全圧をPt,静圧をPs,密度をρ,流速をvとすると,
Pt=Ps+(ρv^2)/2
です.「ベルヌーイの法則(又は定理)」ですね.

因みに,オリフィス等の流量調整器の前後ではちょっと複雑です.
小さな穴を通過するときは「絞り=等エンタルピー過程」となるからです.
H=Cp・T=Cv・T+PV, T:静温,P:静圧,V:比体積
ここで,オリフィス前後1→2で変数が,
Ps1,V1,T1,v1,Ps2,V2,T2,v2
の8つあって,
・等エンタルピー過程である
・前後の静圧を測定
・ベルヌーイの法則
・状態方程式
を用いれば,全てビシッと求まります.

因みに,もしオリフィス前後で臨界圧力比を越えていれば,
オリフィスで音速となります.

Q有効断面積?

鋼管、塩ビ管などの有効断面積はどこの部分ことですか?
また、計算方法があれば教えてください。

Aベストアンサー

推測ですが・・・・

>下水道工事の推進工事推力計算で使用します。
>例えば塩ビ管で呼び径150mm、外径0.165m、内径
>0.154m、厚み5.5mmの有効断面積は0.00173です。

地下下水は底のほうに水が溜まっているだけで、普通に歩けますね?170cmの大人が、20cmから30cmくらい脚を水に浸す程度ですね?内径を180cmとすると配管の面積は25446cm2(=90^2xπ)、水の面積は下記の計算になります。

90x cos(sin^-1((90-20)/90)) x 70/2 x2=3468cm^2

配管と水の面積比は0.13。

---------------------
一方例の方の配管面積は(0.154/2)^2 xπ=0.0186m^2。
有効断面積0.00173を水の面積だとすると、面積比は
0.093.


まぁ、イメージどおりなのではないでしょうか。

Q圧縮空気の突出速度

圧縮空気(0.35MPa)を内径1.4mm、長さ20mmのキャピラリーから大気放出させた場合の、流速或いは流量を求めることは出来ないでしょうか?
計算式でなくても文献値などでも構いません。
初めベルヌーイ使えば出せると思ったのですが、圧縮性流体には適用できないみたいなので。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

過去に類似の質問があります。

【ある管の断面積に、あるエア圧力をかけたときの空気の流量を導く計算式を教えてください】 http://oshiete1.goo.ne.jp/qa1081848.html
【一次側のエア圧(0.6MPa)をレギュレータにて減圧し0.5MPaにした場合の噴出し口の流量を求めたいと考えています】 http://www.nc-net.or.jp/morilog/m27277.html

なお、ノズルから噴出させた空気(噴流)は、周囲の空気を引き込みながら半径方向に広がり、さらに小さい速度でも乱流となるので、ノズル出口から離れたところでの風速を正確に求めることは相当困難です。圧縮性を考慮したベルヌーイの式から出せる風速(ノズル径に依存しない)は、そのような複雑な挙動が起こらないノズル出口での風速です。ノズルメーカのWebページには、ノズルからの距離に対する風速のデータが出ていますので、理論はいいからとりあえず結果を知りたいのであれば、それをご覧になったほうがいでしょう。


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