平成25年度 問33

40Aの鋼管（内径42 mm）で冷却水の配管を行った。この配管内を10 m³h^-1で冷却水を流した場合、1,000 m当たりの圧力損失に最も近い値はどれか。
なお、エルボ、バルブ等での圧力損失は考慮しないものとする。
また、圧力損失ΔP=4f(ρu_a²/2)(L/D) Pa、配管摩擦係数f=0.005、水の密度ρ=1,000 kg m^-3とする。
u_a：管内の平均流速［m s^-1］、L：配管の長さ［m］、D：配管の内径［m］

1. 9.5×10³ Pa
2. 9.5×10⁴ Pa
3. 9.5×10⁵ Pa
4. 9.5×10⁶ Pa
5. 9.5×10⁷ Pa

解答解説

正答は3番です。

圧力損失計算のために管内流速を求めます。内径42 mm（0.042 m）の鋼管の断面積はπD²/4＝3.14×0.042²/4＝1.385×10^-3 m²です。流量が10 m³/h（10/3600 m³/s）であるため、流速は10/3600 m³/s ÷ 1.385×10^-3 m²＝2.01 m/sです。

圧力損失を計算するとΔP=4f(ρu_a²/2)(L/D)＝4×0.005× (1,000×2.01²/2)(1,000/0.042) ＝ 9.62×10⁵ Paです。よって最も近い値は9.5×10⁵ Paです。

参考資料