空気ダクト計算：摩擦損失・流速・圧力損失

概要

HVAC圧力降下推定の直線ダクト部分にこの計算機を使用してください。空気流量、直径（または等価水力直径）、長さ、壁粗さ、空気密度、動粘度を入力して、速度、レイノルズ数、ダシー摩擦係数、および総摩擦損失を計算します。フィッティング、ダンパー、トランジション、グリルには、追加の局所損失項が必要です。

ソースページは Engineering ToolBox — エアダクト計算機 に保存されています。元の外部計算機参照は http://www.iklimnet.com/data/duct.html でした。

主要な公式

ダルシー・ワイスバッハ方程式

$\Delta P_f = f \cdot \frac{L}{D_h} \cdot \frac{\rho v^2}{2}$

直線ダクトセクションに沿った摩擦による圧力降下。

スワミー・ジャイン近似（摩擦係数）

$f = \frac{0.25}{\left[ \log_{10}\left(\frac{\varepsilon}{3.7 D_h} + \frac{5.74}{Re^{0.9}}\right) \right]^2}$

商用ダクトワークでの乱流（$Re > 4000$）に有効です。

レイノルズ数

$Re = \frac{\rho v D_h}{\mu}$

流動レジームを決定します：層流（$Re < 2300$）、遷移、または乱流（$Re > 4000$）。ほとんどのHVACダクトシステムは乱流範囲で動作します。

水力直径

$D_h = \frac{4A}{P}$

非円形ダクト用。ここで $A$ は断面積、$P$ は湿潤周長です。丸いダクトの場合、$D_h$ はダクト直径と等しいです。

速度圧

$P_v = \frac{1}{2}\rho v^2$

速度と圧力の関連付けやフィッティングのサイズ決定に役立ちます。

変数

ダクト材料粗さ

標準空気特性

計算機：ダクト摩擦損失

単位変換

ソースページには単位変換セクションが含まれていました。この変換ツールは、空気流量、ダクトサイズ、圧力損失、長さ、速度に関する一般的なダクト設計の変換を保持します。

オリジナルソーステーブルの復元

以下のテーブルは、完全な参照データを保持するために、オリジナルソースページから復元されています。

エンジニアリングノート

• 乱流の仮定：上記で使用されるSwamee-Jain式は $Re > 4000$ で有効です。ほとんどのHVACダクトシステムはこの範囲に該当します。$Re < 2300$ の場合、$f = 64/Re$（層流）を使用します。
• 矩形ダクト：$D_h = 4A/P$ を使用して等価な丸ダクトに変換するか、ASHRAE/SMACNAの等摩擦法テーブルを使用してください。
• 継手と付属品：計算機は 直線ダクトの摩擦のみ をカバーしています。エルボー、ティー、遷移、ダンパー、グリルには局所損失係数（$K$-係数）を追加してください。一般的な慣行は等価長さまたは損失係数法を適用します。
• 空気密度の補正：海抜高度以上または高温では、空気密度が低下します。上記の密度テーブルを使用するか、$\rho = P/(R \cdot T)$ で計算します。$R = 287\ \text{J/(kg·K)}$。
• フレキシブルダクトのペナルティ：波形フレキシブルダクトはシート金属の10～20倍の粗さを持ちます。メーカーは頻繁に公称直径から計算された摩擦損失に50%を追加することを推奨しています。
• 標準設計速度：住宅用供給メイン：4–6 m/s。商業用供給：6–10 m/s。排気：8–13 m/s。これらの値を超えると、騒音と過剰なエネルギー使用につながります。
• 等摩擦法：共通の設計アプローチは、すべてのダクトセクションを単位長さあたりの均一な圧力降下（低圧システムでは通常0.8–1.2 Pa/m）にサイズ指定します。

参考文献

• オリジナルソース — Engineering ToolBox
• オリジナル外部計算機参照 — http://www.iklimnet.com/data/duct.html
• オリジナルソース参照：http://www.iklimnet.com/data/duct.html
• ASHRAEハンドブック — 基礎、第21章：ダクト設計
• SMACNA HVACダクト建設基準