継手・弁・メータの損失を、同じ損失になる直管の長さにして加えます。
水栓類、メータ、管継手などによる損失水頭を、同じ口径の直管の摩擦損失水頭と比べ、損失水頭が等しくなる直管の長さを、器具などの直管換算長といいます(八千代市の指針)。計算の画面の「継手・弁の相当長」は、この直管換算長の合計です。直管の長さに加えて、摩擦損失を計算します。
直管換算長の求め方
- 使う流量 Q での器具の損失水頭 h を、器具の損失水頭の図から読みます。
- ウエストン公式から、同じ流量の動水勾配 I(‰)を求めます。
- 直管換算長 L = h ÷ I × 1,000 で求めます。
指針の例: 口径 13mm のメータに 0.2 ℓ/s を流したときの損失水頭は 0.6 m、ウエストン公式の流量図から動水勾配は 230 ‰ で、直管換算長は 0.6 ÷ 230 × 1,000 = 2.6 m です。このアプリの式で口径 13 mm・0.2 ℓ/s(12 L/min)の動水勾配を計算すると 228 ‰ で、直管換算長は 2.63 m です。
直管換算長を加えて計算する例
指針の流量計算例では、配水管の水圧 0.15 MPa(水頭 15.3 m)・口径 20mm・延長 20 m の管に 20mm の甲形止水栓(直管換算長 7.4 m)が付くと、計算上の管延長は 20 + 7.4 = 27.4 m、動水勾配は 558 ‰ で、流量は 1.01 ℓ/s(60.6 ℓ/min)です。このアプリに 60.6 L/min・内径 20 mm・直管 20 m・相当長 7.4 m を入力すると、摩擦損失水頭は 15.23 m で、指針の有効水頭 15.3 m とほぼ同じになります。
指針に載っている直管換算長の例
- 口径 20mm の甲形止水栓: 4.8〜7.4 m(表Ⅸ-2-6)
- 口径 13mm のボールタップ: 17.8〜52.5 m(表Ⅸ-2-6)
- 口径 20mm の接線流羽根車メータ: 6.5 m(表Ⅸ-2-4)
- 曲半径の小さい 90°曲管: 口径 50mm で 1.5 m、口径 100mm で 4.0 m(表Ⅸ-2-7 管屈曲の換算長)
器具の直管換算長は器具ごとに違い、指針の表の値にも幅があります。使う器具の資料で確かめます。
「直管の何%」で入力する
継手・弁の数がまだ決まっていないときは、「直管の何%」を選ぶと、直管の長さにその割合を掛けた長さを相当長にします。直管 30 m・30 % なら相当長は 9 m で、相当長 9 m を直接入力したのと同じ計算結果(全揚程 17.57 m)になります。割合は設計で決める値で、このアプリの出典の資料に決まった割合はありません。器具が決まったら、直管換算長を合計して入力し直します。
損失水頭(m)で加える物
メータや逆流防止器、ポンプユニット、熱交換器などで、損失が水頭や圧力で分かっている物は、相当長に直さずに「詳しい設定」の「器具・機器の損失水頭」に入力します。八千代市の指針の計算表も、水道メータ 1.20 m・止水栓 1.38 m・分水栓 0.50 m のように、損失水頭をそのまま加えています。