蒸気配管の選定 — 流速と圧力損失

概要

蒸気配管のサイズ決定は、利用可能な圧力を摩擦損失および継手損失と釣り合わせて、使用点で十分な蒸気圧力を供給します。輸送に利用できる圧力は、ボイラー出口圧力と消費点で必要な最低圧力の差に等しくなります。この利用可能な圧力は、システム全体の主要損失（配管摩擦）と二次損失（継手、バルブ、曲がり）の両方を克服する必要があります。

適切なサイズ決定は、末端の機器を不足させる過度の圧力低下を回避し、速度を推奨範囲内に保って侵食と騒音を防止します。

主要な公式

利用可能な圧力低下

$p = p_j - p_k$

輸送システム全体の圧力予算 — 初期ボイラー圧力と蒸気消費点で必要な最終圧力の差。

システム全体の圧力低下

$p_t = p_{major} + p_{minor}$

全損失は、直管区間の摩擦損失と継手による局所損失の合計です。

主要損失 — 単位長さあたりの摩擦

$p_a = \text{friction resistance per unit length of pipe}$

低圧蒸気の場合、配管100フィートあたりの経験的圧力低下は次の通りです：

$p_{a\text{-}100} = \frac{0.01306 \; q^2 \left(1 + \dfrac{3.6}{d_i}\right)}{3600 \; \rho \; d_i^{\,5}}$

二次損失 — 継手

$p_{minor} = \zeta \cdot \frac{\rho \, v^2}{2}$

あるいは、二次損失は直管の等価長さとして表すことができ、複合計算を簡素化できます：

$p_t = p_a \left( l + l_e \right)$

ここで $l$ は実際の配管長さ、$l_e$ はすべての継手の合計等価長さです。

変数

一般的な蒸気速度

摩擦低下計算機

単位換算器

ソース計算機の信号

キャッシュされたソースページには、1つの共有フォームと58の入力要素が含まれており、Engineering ToolBoxの検索/レイアウトと単位換算器のコントロールが含まれています。これらは59個の別々の蒸気配管サイズ決定計算機ではありません。実質的なソース機能は、圧力低下計算機、一般的な蒸気速度表、等価長さの公式、および上記の単位換算器によって保存されています。

設計ノート

• 利用可能な圧力は、ボイラー圧力と最も遠い消費点で必要な最低供給圧力の差に等しくなります。この予算が配管径の選択を決定します。
• 一般的な経験則として、総圧力低下を等価配管長100 mあたり**初期ゲージ圧力の5–10%**に制限することです。
• 配管の過大設計は摩擦を減らしますが、資本コストとより大きな表面積からの熱損失を増加させます。過小設計は使用端での不足を引き起こします。
• $p_{a ext{-}100}$ の経験式は低圧蒸気システムに対して有効です。高圧または過熱蒸気の場合は、適切な摩擦係数と蒸気物性データを使用してダルシー・ワイスバッハ式を使用してください。
• 等価長さの表は、実際には継手（エルボ、ティー、バルブ）を直管等価に変換するために一般的に使用され、配管全体に対して単一の摩擦計算を可能にします。
• 結果の速度が推奨範囲内に収まることを常に確認し、配管の侵食と過度の騒音を回避してください。
• ライン内の復水を考慮してください — 二相流は単相計算を超えて有効圧力低下を増加させます。

参考文献

• 蒸気配管サイズ決定 — Engineering ToolBox