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
Joukowski式 ΔP = ρaΔv により、バルブ急閉止で生じる水撃圧力上昇を概算します。配管耐圧設計、バルブ閉止時間の設定、チェックバルブ選定の参考として利用します。
ウォーターハンマーは、バルブの急閉鎖やポンプトリップなど、 流れている流体が急激に減速した際に発生する過渡的な圧力サージです。 この現象は設計限界を大幅に超える圧力を発生させ、深刻な機械的損傷を引き起こす可能性があります。
最大サージ圧力はJoukowsky式を使用して推算されます：
ΔP = ρ · a · Δv
この式は瞬間的な流速変化を仮定し、最大可能圧力上昇の保守的な推定値を提供します。
実際のシステムでは、バルブ閉鎖時間、配管材質、システムの柔軟性が サージ圧力に大きく影響します。この結果はスクリーニング値として扱い、 重要なシステムでは詳細な過渡解析を検討してください。
条件:
方法: Joukowski式 ΔP = ρ·a·Δv = 998·1200·2.0。臨界閉止時間 = 2L/a = 2·500/1200 ≈ 0.83 s。
結果: 閉止が約0.83 sより速いと、ライン圧力に上乗せで ΔP ≈ 2.4 MPa（≈ 24 bar）。
解釈: サージは運転圧力に加算されるため、圧力エンベロープへの影響を検討します。閉止時間を 2L/a より遅くするとサージを抑えられる場合があります。高速閉止が避けられない場合は、サージタンク、バイパス、逃がし設備などの選択肢を過渡解析で比較します。Joukowski式は瞬間閉止のスクリーニング上限であり、最終的な過渡評価ではありません。
流体の流れが急停止または方向変化した時に発生します。バルブの急閉止やポンプトリップが典型的です。運動エネルギーが圧力波に変換され、配管の設計圧力を超える可能性があります。
バルブの緩速閉止（閉止時間 > 2L/a）、サージタンク、安全弁、適切なチェックバルブにより緩和できます。重要配管では過渡解析を含む設計が必要です。
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。