この計算ツールでできること
遠心ポンプが、指定した流量と揚程で液体を送るために必要な動力を概算するツールです。結果として、流体に伝わる有効な水力動力である水動力(WHP:Water Horsepower)と、ポンプ内部の効率損失を考慮したうえでモーターが実際に供給すべき軸動力である軸動力(BHP:Brake Horsepower)の両方を表示します。さらに、わかりやすいようにキロワット(kW)にも換算します。なお、本ツールは流量を米国式ガロン毎分(US GPM)、揚程をフィート(ft)で扱うヤード・ポンド法ベースの計算式を採用しています。
使い方
流量を米国式ガロン毎分(GPM)、全揚程(全動水頭)をフィート(ft)、流体の比重(水=1.0)、ポンプ効率をパーセント(%)で入力してください。一般的な遠心ポンプの効率は60%〜85%の範囲です。計算ツールはBHP、WHP、そしてそれに相当するkW値を返します。
計算式の解説
基本となる計算式は次のとおりです。
$$\text{BHP} = \frac{\text{Flow (GPM)} \times \text{Head (ft)} \times \text{SG}}{3960 \times \dfrac{\text{Efficiency (\%)}}{100}}$$
定数3960は単位換算から導かれます。1馬力は\(33{,}000\ \text{ft}\cdot\text{lb/min}\) に相当し、水の重量は1ガロンあたり\(8.34\ \text{lb}\) なので、\(33{,}000 \div 8.34 \approx 3960\) となります。比重(SG)は、水より重い、あるいは軽い流体に合わせて結果を補正します。効率(η、小数で表記)は、ポンプ内部の摩擦損失や水力損失を反映するものです。
計算例
流量100 GPM、揚程100 ft、水(SG=1.0)、効率70%の場合:$$\text{WHP} = \frac{100 \times 100 \times 1.0}{3960} = 2.525\ \text{HP}$$ $$\text{BHP} = \frac{2.525}{0.70} = 3.608\ \text{HP}$$ すなわち約2.69 kW となります。
よくある質問
WHPとBHPの違いは何ですか? WHPは実際に流体へ伝わる動力です。一方、どんなポンプも効率は100%ではないため、モーターが供給しなければならないBHPはそれより大きな値になります。
なぜ比重が関係するのですか? 重い流体ほど持ち上げるのに多くの動力が必要になります。SGが1.0を超えると必要動力は増え、1.0を下回ると減少します。
効率の値はどう選べばよいですか? 運転点におけるポンプメーカー公表の効率値を使用してください。不明な場合、多くの遠心ポンプでは65〜75%が妥当な目安です。