水圧とウォーターハンマー
でもだ、いまいち想像できない、
あとウォーターハンマーってなんだろ。
という方への記事となります。
はじめに結論
- A:水を急に止める・水柱分離などからと起こる現象
この記事では
- ウォーターハンマーが起きる原因がわかる
- ウォーターハンマーが発生するその理由や予防策わかります。
- 水中分離が絵でわかる
本記事の内容
- ウォーターハンマーは急に水を止めたときに生じる現象
- とりあえずエアチャンバー（水撃防止器）つければいいの？それ以前の予防方法
- 水柱分離の発生しかた
- で対策は？エアーチャンバー水撃防止器で
ウォーターハンマーは急に水を止めたときに生じる現象
です。
なぜかというと、
管内の水などの
流体の圧力が急に止められると
流体通しがぶつかりあって水撃圧が発生するからです。
これが発生する現象をウォーターハンマー
（水撃現象）といいます
具体的には
ポンプの二次側の配管
器具やバルブなどの急な閉止などが
対策として
- 水撃防止器を付ける
- 水柱分離を起こりにくいように低層階での横引きを短くする
などがあります。
水撃を防止する機器として
水撃防止器という機器が給水装置であります
エアチャンバーなどと
呼ばれるもので
小型のものから、
歌手のマイク？のような大きいものも
あります。
流れ出ようとしていた
水が止められた際の衝撃、
結構蒸気だと水の速度が速いらしく
1秒間に２０－３０メートル、
トラップなどが無いと危険、
洗濯機のカン、カンという
音も同じらしい。
水撃圧が発生させない流速
| 流速（毎秒） | ||
| 蒸気管 | ２０－３０ｍ | |
| 給水管 | １．５ｍー２．０ｍ | 銅管は1.5M/sec |
ポンプやバルブのの急激な動作、管内部の空気などによっても発生します。
けっこうがっつり壊れるときがある。すごすぎ、水圧。。
エアチャンバーなどで対策が必要。
話は戻りますが、
水圧試験の圧力と水撃圧
水撃圧ではいくつの圧力というか、負圧による真空箇所ができた状態で
流体がぶつかり合うと発生するようです。
参考URL
https://catfood-tecsheet.ssl-lolipop.jp/fe06ig001.pdf
なんかすごい論文です時間あったら読みたいですね。
水圧試験
１．７５MPaで試験はわかったんですが、
どんくらいよ？
という部分がわからない。
消防車のホースでの放水時の圧力が
０．８５MPaだそうです。
あれの２倍の圧力で試験する。
- 水圧試験1.75MPa
- 消防ホース圧力0.85MPa
結構結構すごい圧力ですよね。
０．１MPAはほぼ１Kg/ｃｍで
１Kg/ｃｍは1平方センチ＝１ｇ
の水の１０００倍なので１０メートル
水を押し上げる力があるということだそうです。
なるほどMPaの前は１Kg/ｃｍというのが
一般的だったんだ、
これでよかったのに。
圧力でも損失があるということ
これもなんでしょうね、
消防車の例でしたが、
高さの損失、ノズル圧力の損失、
ホース内の摩擦の損失
これらも計算に入れないと
きちんと水は流れないということ
ですね。
ちなみに放水でストレートの
ノズルでも1人でカバーでき放水できる
圧力は０．３MPaだそうです。恐るべき耐久試験。。
とりあえずエアチャンバー（水撃防止器）つければいいの？それ以前の予防方法
- 低層階での横引きを減らす
- 水圧が高くなりやすい低層階での減圧弁の設置
- ボール弁やバタ弁でなく仕切弁などを選ぶ→急閉止を防止
- 水柱分離個所に吸排気、エア抜き弁を設置→負圧時に空気を送る
くらいでしょうか
鉄管の場合は材質のせいか
爆音がとどろくことが多いようです。
ポリ管でもユニットバスしたの配管の
サドル支持部分でもなるそうです
水撃防止性能という部分のお話でした。
水柱分離の発生しかた
図にしてみました。
高層階の横引き配管が長いと起きやすいらしいので、
低層階で横引くとかエアチャンバーで負圧を減らすと
いいそうです。
ポンプを止めます
負圧は配管では結構厄介で、ストローでたとえてみます
水柱分離は空気の入り口がない状態で負圧になるので
指で反対側でおさえて吸うとほぼ同じかと思います。
配管で起きると、音が出たり、壊れんじゃない？
というイメージがつくといいですが、
伝わりますでしょうか。
■参考サイト
で対策は？エアーチャンバー水撃防止器で
水撃防止器やエアーチャンバーという部材で
回避が可能となります。
そういう配管にならないのがベストらしいです。
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