【空気】空気ダクトの流速計算方法について

2022年7月31日

空気ダクトの流速は単純に空気量から決まるのではなく、温度と圧力の条件から計算する必要があります。この記事では空気ダクトの流速計算方法と適正流速について解説します。

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空気ダクトの流速計算方法

空気ダクトの流速は次のように計算します。

最大流量を決める

まずは、空気ダクトの設計を決めます。これは、空気の使用用途によって決まり、使用先で欲しい流量の最大値を設計条件とします。

体積流量を計算する

流速を計算するために単位時間当たりの体積流量を計算します。単位がNm3の場合は、温度と圧力の条件によって体積が変化するので注意が必要です。

$$Q[Nm^{3}/h]÷3600=Q'[Nm^{3}/s]$$

$$Q'[Nm^{3}/s]×\frac{273.15+T[℃]}{273.15}×\frac{101.32}{101.32+P[kPa]}=Q''[m^{3}/s]$$

T：温度、P：圧力

: 【空気】Nm3（ノルマルリューベ）とは何か。m3（リューベ）との違い、使い分けは？
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ダクトの断面積で割る

次に体積流量をダクトの断面積で割ることにより、流速を計算することが出来ます。この時、あまり結果には影響がありませんが、ダクトの厚みを考慮することを忘れないようにしましょう。

また、断面積を計算する場合はmm（ミリメートル）ではなくm（メートル）なので、間違えないようにしましょう。

・丸ダクトの場合

$$[外形]-([厚み]×2)=[内径]$$

$$\frac{[内径]^{2}×π}{4}=[断面積][m^2]$$

・角ダクトの場合

$$[縦内径]×[横内径]=[断面積][m^2]$$

先程の計算結果のQ''を断面積で割れば流速が出てきます。

空気ダクトの適正流速

空気ダクトの適正流速について、日本冷凍空調学会によると内圧によって低圧と高圧に区分されており、低圧のダクトで15m/s以下、高圧のダクトで20m/s以下が適正とされています。

ただ、実際にはダクトの長さやエルボの数などによって圧力損失が変わるので、実際に欲しい圧力を考えながらダクトの径を決めていく必要があります。

⇒ 日本冷凍空調学会（外部リンク）

まとめ

空気ダクトの流速を計算する方法は

温度と圧力の条件から体積流量を計算する。
体積流量を断面積で割る。
ダクト径は圧力損失を計算しながら検討する。

空気は水と違い、温度と圧力によって流速が大きく異なるので、感覚的に分かりにくいことがあるかと思います。

Nm3（ノルマルリューベ）からm3（リューベ）への変換を忘れないように注意しましょう。

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2022/7/31

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