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水理計算の基礎知識-17章
管との摩擦によって失われる力

管との摩擦によって失われる力

水が給水用具を通る時と同じように、給水管を通る時にも管壁との摩擦によってエネルギー(水頭)が失われます。

この、管との摩擦によって失われる水頭を、「管の摩擦損失水頭」のようにいいます。

管の摩擦損失水頭は計算式によって算出します。

計算式は通常、管径50mm以下の場合はウエストン(Weston)公式を、管径75mm以上(50mm超)の場合にはヘーゼン・ウィリアムス(Hazen_Williams)公式を用います(資料6)。

(資料6)
ウエストン公式とヘーゼン・ウィリアムス公式

また、両公式にはそれぞれ流量図があり、これを用いて算出することもできます。

流量図とは、計算式で求めることができる流量、動水勾配、管径、流速の関係を図にしたもので、(図17-1)のようなものです。

(図17-1)
ウエストン公式とヘーゼン・ウィリアムス公式の流量図

使用例1(図17-1-①)

流量0.1L/secで管径20mmの時の動水勾配を求める。

Y軸の流量0.1の目盛りから右へ線をたどり、「D=20mm」の斜め線との交点を下に線をたどって動水勾配11‰を求めます。

使用例2(図17-1-②)

動水勾配20‰で管径25mmの時の流量を求める。

X軸の動水勾配20の目盛りから上へ線をたどり、「D=25mm」の斜め線との交点を左に線をたどって流量0.27L/secを求めます。

使用例3(図17-1-③)

流量1.0L/secで動水勾配150‰の時の適切な管径を求める。

Y軸の流量1.0の目盛りから右へ線をたどり、さらにX軸の動水勾配150の目盛りから上へ線をたどった両者の交点の位置を調べます。

管径25mmの斜め線と管径30mmの斜め線との間に交点がありますので、適切な管径は30mm以上であることが分かります。

なお、(図17-1)はイメージ図ですので、詳細は水道局の要綱等に記載されている資料を確認してください。

ところで、計算式の方には管の摩擦損失水頭を求める式がありましたが、流量図には「水頭(m)」の項目がありませんでした。

では、どのように管の摩擦損失水頭を求めるのかといいますと、動水勾配から求めます。

動水勾配については次章で説明します。

次へ : 「18. 動水勾配とは」
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前へ : 「16. 給水用具によって失われる力」

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