【千里の道も一歩から――遠心ポンプ編】1.1 概念の解説：揚程

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この投稿は最後に3983596_FPPZによって2018-11-14 15:33に編集されました。1.1.4揚程　揚程という言葉はよく耳にしますが、その意味を真に理解している人は少ないです。多くの人は揚程を、水がどれだけ高い位置まで上がるかと考えており、直感的にはそう捉えることができます。揚程：単位重量の媒体がポンプを通過した後のエネルギー増加量。 キーワード：単位重量、エネルギー、増加分
単位重量：/mgのことです。
エネルギー：液体のエネルギーには3つの形態があります。圧力エネルギー（通称：圧力頭）、運動エネルギー、位置エネルギーです。圧力エネルギーとは、ポンプによって液体に一定の圧力がかけられ、容器や配管の壁に圧力が生じることで得られるエネルギーのことです。運動エネルギーとは、ポンプが液体に一定の流速を与えるものです。位置エネルギーとは、ポンプによって液体がある高さまで持ち上げられることです。3つのエネルギーに対応する表現式はそれぞれ、mP/ρ、1/2mv2、mghです。つまり、ポンプで送られる液体には多くの場合、これら3つのエネルギーが同時に存在し、圧力も流速も、さらに一定の高さへの上昇もあるのです。 したがって、ポンプを流れる液体が持つエネルギーは、これら3つのエネルギーの合計、すなわちmP/ρ、1/2mv²、mghであり、これらを単位重量/mgで割ると、液体のエネルギーは次のように表せます。液体の総エネルギー = P/γ + v²/2g + h = C、これが有名なベルヌーイの方程式です。 もし液体の総エネルギーに外部からのエネルギーの供給や損失がなければ、その量は一定のまま保たれる。 3つの形態のエネルギーは、総エネルギーが変わらない状態で、内部において形態を変化させることができる。例えば、インペラの外径付近では流体の運動エネルギーが最も高く、一般的にポンプの出口では圧力エネルギーが最も高くなります。 付加価値：エネルギーの付加価値とは、駆動機の機械的エネルギーがインペラを通じて液体に仕事を行い、液体に伝達されることで液体のエネルギーが増加することです。この付加価値はポンプの入口および出口のフランジを境界として算出され、すなわち出口圧力－入口圧力であり、この圧力差が圧力エネルギーの付加価値となります； 同様に、出口の流速と入口の流速の差、つまり流速差が運動エネルギーの増加量となる； 出口高さ－入口高さ、その高さ差が位置エネルギーの増加量です。 これら3つの付加価値を合計したものが揚程値で、単位はmです。 性能試験において、ポンプの揚程値を測定する際はこの原理に基づいて行われます。性能試験では、ポンプの入口と出口で圧力を測定し、出口の口径から流量を算出し、入口と出口の間の高さ差も測定します。これら3つの値を合計することで、その時点での揚程値が得られます。 出口圧力と揚程の関係：一般的に入口が常圧の場合（大気圧よりわずかに高い程度）、入口圧力Psをゼロと見なすことができ、粘度の影響を考慮しない場合、出口圧力は次のようになる：Po = H*γ　γは比重である。例えば、揚程が120メートルで、入口が常圧、媒体が常温の水で比重が1.0の場合、ポンプの出口圧力はおおよそ次のようになる：Po = 120*1 ≈ 1200KPa = 12kgf/cm2 = 1.2MPa

宿題（複数選択）：ポンプの揚程が87.5メートルで、比重が1.35のアルカリ液を送液し、入口が常圧の場合、ポンプの出口圧力はおおよそどれになるか？
A．8.75キログラム
B. 11.8キログラム
C. 0.875MPa
D. 0.118MPa
E. 1.18 MPa
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