気体中に液体や固体が含まれる場合の平均流速

配管配管

NEONEEETです。

気体は全部10m/sで流せばいいですか?

だいたい合っていますね。

この記事は、化学工場の機電系設計者・プラントエンジニアを対象にしています。

この記事を読むと、気体中に液体や固体が含まれる場合の平均流速について知ることができます。

気体中に液体や固体が含まれる場合の平均流速

今回の記事では、気体中に液体や固体が含まれる場合の平均流速について解説します。

気体といっても、蒸気だけでなくガスだけでもなく、空気を吸わせる場合もあれば、清浄な空気だけとも限りません。

色々なケースが考えられます。

液体や気体など一般的な流速については以下の記事を参考にしてください。

清浄な気体

清浄な気体は10m/s程度の流速で流せばOKです。

バッチ系化学工場では蒸留などでガスを焚き上げる場合は10m/sです。

これ以外にも、清浄な空気を送る場合も10m/s程度です。

清浄な空気としては、エアコンも1つの例です。

他の例として、除害装置に吸引するモノの一部も正常な空気です。

液体や固体が含まれる気体

清浄な気体ではなく、液体や固体が含まれる気体を考えます。

このとき、気体に液体や固体が同伴されるといいます。

このような例として以下のケースが考えられます。

  • ドラム缶に危険物を充填する、ドラム缶から危険物を吸い出す
  • 粉体をドラム缶に充填するときに粉体を集塵する、粉体から設備に仕込みをする。

一言で言うとオープン系で取り扱う場合です。

人体への暴露防止や、環境への拡散防止を狙って、集塵させます。

上下流

上下流は10m/sなら、液体や固体もほぼ同伴されます。

逆に1m/s~5m/s程度なら、同伴されずに下に落下していきます。

上下流で液体や固体を同伴させるかどうかはケースバイケース。

ファンなどで吸引させる場合は、ファンに液体や固体を混入させたくないので

流速を落とす方向に設計します。

具体的には配管口径を大きくします。

逆にオープン系で取り扱う物体を吸い込ませたい場合は、同伴効果を狙います。

ドラム缶の近くにホースを設置しますが、ホースの口径を意図的に大きくしないのは

同伴の効果を狙っているといえます。

水平流

水平流も上下流と同じ発想です。

水平流も10m/s程度なら液体や固体は気体に同伴されます。

流速が遅く1m/s程度だと、同伴されずに配管の底に溜まります。

溜まっていった液体や固体によって、配管断面積が狭くなり、

実流速が大きくなるために、液体や固体は同伴されます。

配管内に溜まった液体や固体を安全に除去できる配管レイアウトであれば、配管口径は大きい方が無難です。

変に配管口径を小さくし過ぎて、圧力損失が立ちすぎると

設計風量を確保できないからです。

配管口径を上げると、コストが増えるので、バランスの取れた設計が大事ですね。

最後に

気体中に液体や固体が含まれる場合の平均流速について紹介しました。

清浄な気体なら10m/s。

上下流なら同伴させる場合は10m/s程度、同伴させたくない場合は1~5m/s程度。

水平流も上下流と同じだが、配管底に溜まった液体や固体を除去する対応が必要です。

この記事が皆さんのお役に立てれば嬉しいです。

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