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ウォーターポンプの馬力の計算方法

ポンプは、流体を特定の流量で動かすための力を提供する基本的な、しかし重要な機械装置である。仕事をする(エネルギーを一定の距離で伝える)装置と同様に、その効果はパワーで測られます。電力の単位としてはワットやキロワットが一般的だが、米国では高出力の電気機器には今でも馬力がよく使われている。この場合、1馬力は746ワットに相当する...。

方法1 方法2の1:計画的なプロジェクトのための水馬力を計算する。

  1. 1 必要な流量を決定する。プロジェクトの要件によって、ポンプの必要流体流量が決まります。この値をガロン/分(gpm)で書き出す。この値はすぐに使うものではありませんが、どのポンプや配管を検討するかが決まってきます。例ある庭師が、1分間に10ガロンの流量を必要とする灌漑計画を立てています。
  2. Image titled Calculate Water Pump Horsepower Step 1
  3. 2 水が移動するのに必要な高さを測る。これは、水位(または最初のタンクの水位)の最上部から、水の最終目的地までの垂直距離です。水平方向の距離は無視する。水位が経年変化する場合は、予想される最大距離を使用してください。これは、ポンプが作り出す必要のある「揚程」です。例庭師のタンクがほとんど空で(予想最低水位)、その水位が庭に水を撒く必要がある場所から50フィート下にあるとき。
  4. Image titled Calculate Water Pump Horsepower Step 2
  5. 3 パイプの摩擦損失を推定する。ポンプは、水を一定距離運ぶのに必要な最低限の圧力に加え、水がパイプの中を流れるときの摩擦力に打ち勝つ必要があります。摩擦の大きさは、パイプの材質、内径、長さ、使用するベンドやフィッティングの種類によって異なります。これらの値は、このようなパイプの摩擦損失表で調べてください。摩擦損失の合計をフィートで書きなさい(摩擦のためにポンピングから「失った」フィートの数)。庭師は直径1インチのプラスチックパイプを使うことにしており、合計75フィートのパイプが必要です(水平方向の長さも含む)。パイプの摩擦損失表から、1インチのプラスチックパイプはパイプの長さ100フィートごとに6.3フィートの揚力が失われることがわかった。関節の摩擦損失1インチのプラスチックパイプの場合、90°エルボ継手とネジ式継手3個の合計損失は15フィートでした。これらを足すと、摩擦損失は4.7+15=19.7フィートとなり、約20フィートとなる。ウォーターハンマー」(繰り返しノックすることによる振動)を防ぎ、機器を損傷させないためには、速度を5フィート/秒以下にするのがベストです。
  6. Image titled Calculate Water Pump Horsepower Step 375ft*{\frac {6.3ft_{{head}}}{100ft}}=4.7ft_{{head}}
  7. 4 揚水量と摩擦損失を合算する。水が移動する垂直距離と配管内の摩擦損失が「全動水頭」またはTDHです。 これは、ポンプが克服する必要がある総圧力負荷です。例えば、TDH=垂直距離+摩擦損失=50ft+20ft=70ft。
  8. Image titled Calculate Water Pump Horsepower Step 4
  9. 5 水以外のものを汲み上げる場合は、比重を確認してください。基本的な水力方程式は、水を汲み上げることを想定しています。異なる流体を送液する場合は、ネットや工学の参考書でその「比重」を調べてください。比重の大きい流体は密度が高く、パイプを通過するのに多くの馬力を必要とします。庭師は水を汲んでいるので、何も調べる必要はない。水の比重は1に等しい。
  10. Image titled Calculate Water Pump Horsepower Step 5
  11. 6 これらの値を水馬力の式に入力する。水の馬力、すなわちポンプを動かすのに必要な最小の力は、TDH*Q*SG3960{displaystyle {frac {TDH*Q*SG}{3960}}に等しく、TDHは全動水頭をフィートで、Qは流量をgpmで、SGは比重(水を1として)を表します。この式に求めた値をすべて入力すれば、プロジェクトの水馬力を求めることができます。例水力=TDH*Q*SG3960=70*10*13960={displaystyle {TDH*Q*SG}{3960}}={frac {70*10*1}{3960}}={displaystyle {DDH*Q*SG}}={3960}={displaystyle {DDH*Q*SG}}={10=10=10}}={3960~0.18psです。
  12. Image titled Calculate Water Pump Horsepower Step 6{\frac {TDH*Q*SG}{3960}}{\frac {TDH*Q*SG}{3960}}={\frac {70*10*1}{3960}}=
  13. 7 馬力をポンプの効率で割る。これで、ポンプを動かすのに必要な馬力がわかりましたね。しかし、どんな機械装置も100%効率よく電力を伝達することはできません。ポンプを選んだら、そのポンプの効率をメーカーの資料で確認し、小数点以下まで書き込んでください。この値を水の馬力で割ると、ポンプに必要なモーターの実際の馬力がわかります。例0.18馬力を出すには、定格効率50%(または0.5)のポンプで、実際には0.180.5 = {displaystyle {frac {0.18}{0.5}=}0.36馬力モータを必要とします。最近のポンプは、本来の使い方であれば、50%から85%の効率で使用できるものがほとんどです。ポンプの定格効率がわからない場合、実際に必要なモータ馬力はWaterHP 0.5{displaystyle{frac{WaterHP}{0.5}}とWaterHP 0.85{displaystyle{frac{WaterHP}{0.85}}の間にあると仮定することができる。}
  14. Image titled Calculate Water Pump Horsepower Step 7{\frac {0.18}{0.5}}={\frac {WaterHP}{0.5}}{\frac {WaterHP}{0.85}}
  • ほとんどの液体の比重は、物理の表を見て簡単に求めることができますが、比重計で測ることもできます。
  • 流体の流量を測定する機械的な機器には、ベンチュリーやピトー管などがある。
  • 1 単位の馬力は 746 ワットに相当することを忘れないでください。状況に応じて、これらの測定方法のいずれかを切り替える必要があるかもしれません。
  • ポンプと同じように、モーター自体も100%の効率を発揮するわけではありません。必ずポンプの要求性能に見合った出力馬力のモーターを選んでください。計算した最小馬力(またはそれに相当する電力ワット数)をモーターに供給すると、非効率による損失でモーターの出力は最小値を下回ることになる。
  • 馬力の計算式で「3960」の代わりに「3956」を使うと、少し正確な結果が得られます。ネット上の水力計算機では、どの値を使うかによって、2つの微妙に異なる答えが出ることがあります。

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