銅管の圧力損失
管径と流量別の銅管圧力損失に関する参考データ。
概要
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銅製水道管の圧力損失は、配管システム設計における主要な考慮事項です。このリファレンスでは、ASTM B88規格に準拠したシームレス銅管（K、L、Mタイプ）を対象としています。これらは肉厚と使用定格が異なります。Kタイプは最も肉厚が厚く、高圧および地中埋設用途に対応しています。Lタイプは、ほとんどの家庭用配水の標準的な選択肢です。Mタイプは最も肉厚が薄く、住宅用および低圧用途に限定されます。
これらの管における摩擦（主要）損失は、一般的に Hazen-Williams式 を使用して推定されます。粗度係数は C = 145 で、新しい銅管の滑らかな内面を反映しています。
主要計算式
Hazen-Williams 圧力損失（ヤードポンド法）
直管100フィートあたりの摩擦圧力損失（psi）を示します。ここで Q は gpm 単位、D はインチ単位の内径です。
流量から流速を求める
流速は、銅管の侵食制御と騒音防止において重要です。
変数
| 記号 | 説明 | 単位 |
|---|---|---|
| ΔP | 100 ftあたりの圧力損失 | psi |
| Q | 体積流量 | gpm |
| C | ヘーゼン・ウィリアムズ粗度係数 | — |
| D | 内径 | in |
| v | 流速 | ft/s |
| A | 断面積 | in² |
計算機：流速
銅管内の流速
単位変換
元のソースには単位変換セクションが含まれていました。この移行された変換機は、銅管のサイズ選定用に圧力損失、水流量、管径、流速の単位をまとめています。
銅管 圧力損失 単位変換
銅管寸法 — ASTM B88
公称サイズ | 外径 (in) | Type K 内径 (in) | Type L 内径 (in) | Type M 内径 (in) |
|---|---|---|---|---|
| 3/8 | 0.5 | 0.402 | 0.43 | 0.45 |
| 1/2 | 0.625 | 0.527 | 0.545 | 0.569 |
| 3/4 | 0.875 | 0.745 | 0.785 | 0.811 |
| 1 | 1.125 | 0.995 | 1.025 | 1.055 |
| 1-1/4 | 1.375 | 1.245 | 1.265 | 1.291 |
| 1-1/2 | 1.625 | 1.481 | 1.505 | 1.541 |
| 2 | 2.125 | 1.959 | 2.009 | 2.049 |
| 2-1/2 | 2.625 | 2.435 | 2.495 | 2.527 |
| 3 | 3.125 | 2.907 | 2.981 | 3.017 |
| 4 | 4.125 | 3.859 | 3.933 | 3.981 |
出典: ASTM B88
圧力損失参照 — Type L銅管（100 ft当たり psi）
流量 (gpm) | 1/2" (ID 0.545 in) (psi/100ft) | 3/4" (ID 0.785 in) (psi/100ft) | 1" (ID 1.025 in) (psi/100ft) | 1-1/4" (ID 1.265 in) (psi/100ft) | 1-1/2" (ID 1.505 in) (psi/100ft) | 2" (ID 2.009 in) (psi/100ft) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 3 | 0.7 | 0.2 | — | — | — |
| 2 | 10.1 | 2.4 | 0.8 | 0.3 | — | — |
| 3 | 20.7 | 5 | 1.5 | 0.6 | 0.3 | — |
| 4 | 34.3 | 8.4 | 2.6 | 1 | 0.5 | — |
| 5 | 51 | 12.6 | 3.8 | 1.5 | 0.8 | 0.2 |
| 8 | — | 29.3 | 8.9 | 3.5 | 1.8 | 0.5 |
| 10 | — | 44 | 13.4 | 5.3 | 2.7 | 0.8 |
| 15 | — | — | 27.8 | 11 | 5.6 | 1.6 |
| 20 | — | — | 46.5 | 18.4 | 9.3 | 2.7 |
| 25 | — | — | — | 27.6 | 14 | 4.1 |
| 30 | — | — | — | 38.6 | 19.5 | 5.7 |
出典: engineeringtoolbox.com
圧力損失参照 — Type K、L、M
元のソースでは、銅管Type K、L、Mの圧力損失データを画像テーブルとして保存しています。以下の対話式テーブルは、C = 145のHazen-Williams関係式と上記に示したASTM B88内径を使用して、同じ比較を表しています。Type Kは内径が最も小さく、したがって圧力損失が最も高く、Type Mは内径が最も大きく、同じ公称サイズおよび流量において圧力損失が最も低くなります。
公称サイズ | 流量 (gpm) | Type K (psi/100 ft) | Type L (psi/100 ft) | Type M (psi/100 ft) |
|---|---|---|---|---|
| 1/2 | 1 | 3.57 | 3.04 | 2.45 |
| 1/2 | 2 | 12.86 | 10.95 | 8.84 |
| 1/2 | 3 | 27.2 | 23.17 | 18.7 |
| 3/4 | 3 | 6.35 | 4.91 | 4.19 |
| 3/4 | 5 | 16.32 | 12.61 | 10.77 |
| 3/4 | 8 | 39.04 | 30.18 | 25.79 |
| 1 | 5 | 4.41 | 3.81 | 3.32 |
| 1 | 10 | 15.88 | 13.72 | 11.94 |
| 1 | 20 | 57.2 | 49.41 | 43 |
| 1-1/2 | 20 | 10.08 | 9.31 | 8.29 |
| 1-1/2 | 30 | 21.32 | 19.69 | 17.54 |
| 2 | 30 | 6.5 | 5.74 | 5.21 |
| 2 | 50 | 16.72 | 14.77 | 13.4 |
| 3 | 100 | 8.2 | 7.25 | 6.84 |
| 4 | 200 | 6.55 | 5.97 | 5.62 |
出典: engineeringtoolbox.com
銅管Type K、L、M圧力損失
圧力損失参照 — L型銅管 — 流速比較
L型銅管の摩擦損失と流量の関係
流速ガイドライン
水の流速を制限することで、侵食腐食を防ぎ、騒音を低減し、チューブの寿命を延ばすことができます。
| 用途 | 最大流速 |
|---|---|
| 冷水 | 8 ft/s (2.4 m/s) |
| 140°F (60°C)までの温水 | 5 ft/s (1.5 m/s) |
| 140°F (60°C)を超える温水 | 2–3 ft/s (0.6–0.9 m/s) |
これらの制限を超えると、特に溶解酸素の攻撃性が増す高温条件下で、銅の孔食（ピッティング）が加速します。
継手とバルブ
元の資料では、銅管の継手およびバルブにおける圧力損失はチューブの等価長として表すことができると記載されています。実際のサイズ設計では、エルボー、ティー、レデューサー、バルブ、ストレーナー、流量計の等価長を測定された直管長に加えてから、圧力損失表または計算機を適用してください。
ダイアグラムをPDFファイルとしてダウンロード：ASTM B88銅管 - Type Kの圧力損失。
元のダイアグラムをダウンロードして印刷：ASTM B88銅管 - Type Kの圧力損失。システムに多くの継手が含まれる場合は、補足資料 銅管 - 継手およびバルブの圧力損失（管の等価長で表示） も併せて確認してください。
復元された元の資料表
以下の表は、完全な参照データを保持するために元の資料ページから復元されたものです。
元の資料画像
以下の元の資料画像は、視覚的参照資料の損失を避けるために保持されています。画像にグラフや表データが含まれている場合、その抽出値はページの表、計算機、またはインタラクティブチャートで表現されています。残りの画像は視覚的な元資料として保持されています。
エンジニアリングノート
- Hazen-Williamsの制限。 この式は、常温の水および乱流に対して有効な経験的相関式です。粘性流体、気体、または一般的な家庭配管の範囲外の極端な温度には適用できません。
- 粗度係数 C = 145 は、新品の清浄な銅に適用されます。時間の経過とともに、鉱質スケールや腐食性水中での脱亜鉛化が C を減少させ、損失を増加させる可能性があります。一部の設計者は、保守的な長期値として C = 130–140 を使用します。
- 継手とバルブ は、顕著なマイナーロスを追加します。等価長法は標準です：各継手には直管の等価長が割り当てられます。典型的な値は、サイズに応じて、90°エルボで 0.5 ft からゲートバルブで 10+ ft の範囲です。
- タイプの選択が重要です。 タイプ K、L、および M は、同じ公称サイズに対して異なる ID を持っています。タイプ L は、タイプ K より約 3% 多い ID を持ちます。タイプ M は、タイプ K より約 5% 多いです。これらの違いは、同じ流量で圧力損失値を数パーセントシフトさせます。
- 高度と温度の補正。 水の密度と粘度は温度と標高に伴って変化します。5,000 ft 以上の精密作業や、60°F と著しく異なる温度では、基本ハーゼン-ウィリアムスの結果に補正係数を適用してください。
参考文献
- 元のソース — Engineering ToolBox: 銅管の圧力損失
- ASTM B88 — シームレス銅水道管
- 銅管用のハーゼン-ウィリアムス式、C = 145