圧力損失計算ツール
プラント・プロセス設計向けエンジニアリング計算ツール · 最終更新: 2026年3月
配管の圧力損失はDarcy-Weisbach式に基づいて計算します。流量、流体密度・粘度、管径、管長、管の粗さを入力することで摩擦損失圧力を求めます。ポンプ選定・配管設計・システム評価に利用できます。
この計算ツールの用途
配管における圧力損失は、プロセス・配管設計において最も基本的な計算の一つです。
流体が配管内を流れる際、壁面摩擦・乱流・表面粗さにより熱としてエネルギーを失います。
この圧力損失を正確に見積もることは、ポンプ選定、配管径選定、システム全体のエネルギー最適化に不可欠です。
主な用途
- FEED・基本設計段階での配管設計
- ポンプ揚程・モーター動力の概算
- 配管径変更が圧力損失に与える影響の評価
- 既存配管システムの圧力マージン確認
計算式と方法論
本ツールはDarcy-Weisbach式に基づいており、層流・乱流の単相流に適用可能です：
ΔP = f · (L / D) · (ρv² / 2)
摩擦係数fはレイノルズ数と配管粗さからColebrook式等の相関式で求めます。
この手法は国際的な配管・プロセス設計基準で広く採用されています。
前提条件と制限事項
- 単相・定常流れ
- 直管内の十分に発達した流れ
- 相変化・化学反応なし
- 継手・バルブの局所損失は別途加算が必要
設計上の注意点
実際の設計では、計算された圧力損失を絶対値として扱うべきではありません。
ファウリング、経年劣化、流体物性の不確実性を考慮した設計マージンを適用します。
許容流速やエロージョンの観点と合わせて検討してください。
計算例
条件:
- 流体: 20 °Cの水（ρ = 998 kg/m³、μ = 0.001 Pa·s）
- 配管内径 D = 100 mm（0.1 m）
- 体積流量 Q = 0.02 m³/s
- 直管長さ L = 50 m、粗さ ε = 0.045 mm（市販鋼管）
方法: 流速 v = Q/A = 0.02 / (π·0.05²) ≈ 2.55 m/s。レイノルズ数 Re = ρvD/μ ≈ 2.5×10⁵（乱流）。相対粗さ ε/D = 0.00045 よりMoody/Colebrook摩擦係数 f ≈ 0.0175。Darcy–Weisbach式 ΔP = f·(L/D)·(ρv²/2) を適用。
結果: 直管50 mで ΔP ≈ 28 kPa（≈ 0.28 bar）。
解釈: これは直管の摩擦損失のみです。実際の系ではエルボ・バルブ・調節弁の損失が加わり、短い配管では容易に倍増します。ポンプヘッド概算の出発点として使い、ポンプ選定前に局所損失を加えて精緻化してください。
よくある誤用・注意点
- バルブ・エルボ・T字管の局所損失を無視すること — 短い配管では直管摩擦を上回ることがあります。
- 高流速・高マッハ数の気体に、圧縮性を確認せず非圧縮性のDarcy–Weisbachを適用すること。
- 粗さを一定と仮定すること — ファウリング・スケール・経年で ε は清浄値より大きくなります。
- レイノルズ数で流れの状態（層流/乱流）を確認せず、単一の摩擦係数を使うこと。
よくある質問
この計算機はどの式を使用していますか？
Darcy-Weisbach式 ΔP = f × (L/D) × (ρv²/2) を使用しています。摩擦係数fはレイノルズ数と相対粗さからMoody線図相関で決定します。
継手の局所損失は含まれますか？
いいえ。この計算機は直管の摩擦損失のみです。バルブ・エルボ・T字管の損失は管継手圧力損失計算器を別途使用し、合算してください。
気体や二相流にも使えますか？
単相非圧縮性流れを前提としています。高マッハ数の圧縮性気体や気液二相流には、別の計算式が必要です。
利用上の注意
- 更新: 2026年3月
- 用途: 予備エンジニアリング検討支援
本ツールは教育および概算検討を目的としています。計算結果は、前提条件、入力値、流体・材料物性、使用式の適用範囲によって大きく変わる場合があります。設計、調達、製作、運転、安全上の判断に使用する前に、重要な計算は必ず独立して検証し、適用規格・仕様書および正式な設計レビュー手順に従ってください。