ポンプ動力計算ツールとは?
このツールは、所定の揚程に逆らって流体を移送するポンプを駆動するために必要な動力を試算します。流体に伝わる有効なエネルギーである水力動力と、ポンプの効率損失を考慮した上で実際に必要となるより大きな入力動力である軸動力の両方を計算します。密度を任意に設定できるため、水以外のあらゆる流体に対応でき、計算はすべてSI単位(国際単位系)で行います。
使い方
体積流量 \(Q\)(m³/s)、全揚程 \(H\)(m)、流体密度 \(\rho\)(水なら1000 kg/m³)、重力加速度 \(g\)(9.81 m/s²)、そしてポンプの総合効率 \(\eta\)(%)を入力してください。本ツールは軸動力をキロワット・ワット・馬力(HP)で表示するほか、その元となる水力動力も算出します。
計算式の解説
水力動力は \(P_h = \rho \cdot g \cdot Q \cdot H\) で求められます。これは重量流量(\(\rho \cdot g \cdot Q\))に、流体を持ち上げる高さ(\(H\))を掛けたものです。これを効率 \(\eta\) で割ると軸動力が得られます。実際のポンプは伝える動力よりも多くの動力を消費する必要があるためで、式は $$P = \dfrac{\rho \cdot g \cdot Q \cdot H}{\eta}$$ となります。効率はパーセントで入力し、内部では小数(分数)に換算されます。
計算例
水(\(\rho = 1000\) kg/m³、\(g = 9.81\))で、\(Q = 0.05\) m³/s、\(H = 20\) m、\(\eta = 70\%\) の場合:水力動力 $$1000 \times 9.81 \times 0.05 \times 20 = 9810 \ \text{W} \approx 9.81 \ \text{kW}$$ 軸動力 $$\dfrac{9810}{0.70} = 14{,}014 \ \text{W} \approx 14.01 \ \text{kW}$$ すなわち約18.8 HPとなります。
よくある質問
「揚程(ヘッド)」とは何ですか? 揚程とは、ポンプが流体を持ち上げなければならない等価な高さのことで、実揚程(静水頭)に加えて摩擦損失も含み、メートル単位で表します。
なぜ軸動力は水力動力より大きいのですか? ポンプの効率は100%ではありません。摩擦・漏れ・乱流が余分な動力を消費するため、入力である軸動力は、有効出力である水力動力を常に上回ります。
水以外の液体にも使えますか? はい。密度 \(\rho\) を対象の流体に合わせて変更するだけです(例:油なら約850 kg/m³)。