全揚程(TDH)とは?
全揚程(Total Dynamic Head、TDH)とは、ポンプが流体を押し上げるために必要な「総合的な高さ」を、揚程・摩擦・流速の影響をすべて含めて表した値です。ポンプ選定やシステム抵抗曲線とのマッチングにおいて、もっとも重要な指標といえます。TDHは流体の液柱の高さ、すなわちメートル(またはフィート)で表され、独立した3つの要素を1つの値に合算したものです。
この計算ツールの使い方
3つの揚程要素をメートル単位で入力してください。静揚程(吸込側と吐出側の垂直方向の高低差)、摩擦損失水頭(配管・継手・バルブを通過する際の圧力損失を水頭に換算した値)、そして速度水頭(流れている流体が持つ運動エネルギー)です。入力すると即座に合計され、TDHが表示されます。単位は全体で統一してください。フィートで計算する場合は、すべての値をフィートで入力すれば、TDHもフィートで得られます。
計算式の解説
$$\text{TDH} = H_s + H_f + H_v$$。静揚程 \(H_s\) は液面の高さの差を表します。摩擦損失水頭 \(H_f\) は通常、ダルシー・ワイスバッハの式またはハーゼン・ウィリアムスの式から求められ、配管壁との摩擦やローカル損失(継手・バルブ等)によるエネルギー損失を反映します。速度水頭 \(H_v\) は \(v^2/(2g)\) で求められ、一般的な管内流速では小さな値ですが、大流量のシステムでは無視せず考慮すべきです。
計算例
例として、ポンプが水を20m押し上げ(静揚程)、配管による摩擦損失が5m、吐出側の速度水頭が1.5mだとします。この場合、$$\text{TDH} = 20 + 5 + 1.5 = 26.5\,\text{m}$$ となります。したがって、必要な流量を揚程26.5mで供給できるポンプを選定することになります。
よくある質問(FAQ)
TDHは流体の種類によって変わりますか? メートル単位の揚程は流体の密度に依存しませんが、これを圧力に換算した値や必要動力は密度の影響を受けます。また摩擦損失は粘度によっても変化します。
吸込揚程(サクションリフト)は含まれますか? はい。静揚程には、ポンプより下にある吸込揚程を含めた正味の高低差を反映させてください。
速度水頭は無視してもよいですか? 流速の低いシステムではしばしば無視できる程度ですが、正確を期すなら含めるべきです。特に大流量や大口径の用途では必ず考慮してください。