計算ツール
配管内面に粗さがある場合の、乱流における管摩擦係数および圧力損失を計算します。
計算にはコールブルックの式を使用しています。
デフォルトでは壁面粗さは市販鋼管の一般的な値、流体の密度および粘性係数は20℃の空気の値が入力されています。
なおレイノルズ数が2300未満で層流と判定される場合は、層流の管摩擦係数（＝64/Re）で計算します。
計算式
粗面の管内の管摩擦係数は次のコールブルックの式で計算できます。
$$\frac{1}{\sqrt{\lambda}}=-2\log_{10}\left(\frac{\epsilon}{3.7d}+\frac{2.51}{Re\sqrt{\lambda}}\right)$$
\(\lambda\)：管摩擦係数 [-] \(Re\)：レイノルズ数 [-]
\(d\)：管の内径 [m] \(\epsilon\)：管の壁面粗さ [m]
上式では管摩擦係数λを直接解くことが出来ないため、反復法などで計算する必要があります。
本ツールではニュートン法で繰り返しλを代入して誤差が十分小さくなるまで計算をしています。
また圧力損失は管摩擦係数を用いて次式で計算されます。
$$\Delta P=\lambda\frac{l}{d}\frac{\rho v^2}{2}$$
\(\Delta P\)：圧力損失 [Pa] \(l\)：管の長さ [m]
\(\rho\)：流体の密度 [kg/m3]
参考文献・URL
- 「管摩擦係数」（2017年11月18日 (土) 12:56 UTCの版）『ウィキペディア日本語版』。
https://ja.wikipedia.org/wiki/摩擦損失係数 - 「コールブルックの式」（2022年3月3日 (木) 13:10 UTCの版）『ウィキペディア日本語版』。https://ja.wikipedia.org/wiki/コールブルックの式