水を高速で配管を介して送水すると、摩擦損失とキャビテーションが発生する恐れがあります。

このモジュールでは、これらの現象について説明します。

摩擦損失がいかに効率性を低下させるのか、またキャビテーションがいかに配管とポンプに損傷を与えるのか、そして両方のリスクはどうすれば軽減できるのか説明します。まず、摩擦損失についてです。

簡潔に言いますと、摩擦損失は移動する流体と移動時発生する管内との接触によって失われる圧力のことです。

ポンプシステムで水を送水すると、水が接触する配管面との間に摩擦が生じます。これは結果的にエネルギーと圧力を低下させ、システム全体の効率性を失わせることになります。摩擦損失を受けないシステムは一つもありません。

摩擦損失は配管、エルボ、バルブに発生します。ところで、システムの摩擦損失の程度はどのようにすればわかるのでしょうか？次に述べるようなさまざまな要因が関係してきます：システム内の流量流体の流速配管の直径と長さ– 配管が小さく、短いほど、流速が大きくなり、そのため摩擦損失が大きくなります。

最後の要因が配管面です。たとえば、配管の壁が滑らかであれば、水の送水がスムーズになり、摩擦損失の度合は、送水時の速度と配管のサイズによって決まります。

摩擦損失を減らすには次に述べる2 つのことを行います：

1) 吐出量を減らす
2) 配管のサイズを大きくする。

配管サイズを大きくすると、システムの初期投資は高くつきますが、ライフサイクルを通しての全体のコストは安くなり、長期的な観点からするとこれは合理的なソリューションです。

摩擦損失に関するデータは通常、配管、エルボ、Ｔジョイント、その他のコンポーネントのメーカより入手ができます。次にキャビテーションに注目してみます。キャビテーションは、沸騰した水の中で気泡が急速に形成、破裂する現象を指します。

通常、水は100度で沸騰します。この温度で水は蒸気に変化します。しかし、システムの圧力が低下すると、沸点も下がります。たとえば、ある領域の圧力が 0.10 BAR に下がると、この区域の水は100度ではなく45度で沸騰し始めます。

その区域での沸点を超えて再度圧力が上がると、蒸発した分子が内部爆発を起こし、元の流体に戻ります。これがキャビテーションと呼ばれるものです。

分子の内部爆発は配管内で大きな音を出すので、誰もがそれを聞くことができます。

キャビテーションは水が送水される配管内で起きるごく一般的な問題となっており、ポンプと配管への損傷の主な原因ともなっています。

幸い、キャビテーションのリスクを低減させる方法がいくつかあります。以下に述べることを行います。

ポンプ入口を上げて、入口の圧力を増加する吸込配管の摩擦損失を減らすポンプの流量を減らす吸込水位の高さを上げる以上で摩擦損失とキャビテーションのトレーニングモジュールを終了します。

ありがとうございました。