流量・流速計算機
Q = A × V。配管設計やポンプ選定の基本計算をシンプルに。
計算結果
蛇口をひねると水が出る。ポンプが動き出す。あらゆる流体システムにおいて、設計の根幹をなすのが「流量（Flow Rate）」と「流速（Velocity）」の関係です。
適切な流速を選定することは、配管の寿命やポンプの消費電力に直結します。流速が遅すぎれば配管が太くなりすぎてコストが嵩み、速すぎれば圧力損失（抵抗）が増え、振動や騒音（ウォーターハンマー）の原因になります。
本記事では、基本公式 Q = A × V
の解説から、流体の種類ごとの推奨流速、そして目に見えない「流れの形（層流・乱流）」について、1000文字以上のボリュームでエンジニア視点から解説します。
1. 基本公式：Q = A × V
水理学・流体力学の最も基本的な式です。
- Q (Quantity/Volume Flow Rate): 流量 (m³/s)
- A (Area): 断面積 (m²)
- V (Velocity): 平均流速 (m/s)
配管（円管）の場合、断面積 A は π × (直径/2)² で求められます。つまり、流量は「直径の2乗」に比例します。直径を2倍にすれば、同じ流速で4倍の水を流せるわけです。
2. 質量流量と体積流量
日常生活では「1分間に何リットル（L/min）」という体積流量がよく使われますが、化学プラントやボイラー計算では「1時間に何キログラム（kg/h）」という質量流量が重要になります。
質量流量(ṁ) = 体積流量(Q) × 密度(ρ)
物質収支（マテリアルバランス）を考える際は、温度や圧力で体積が変わっても質量は変わらないため、質量流量の方が信頼性が高くなります。
3. 推奨流速の目安
配管サイズを決める際、経済的かつ安全な流速の目安があります。
- 水道水（給水管）： 1.0 ～ 2.0 m/s
これを超えると「シャー」という流水音が気になり始めます。 - 排水管： 0.6 ～ 1.5 m/s
遅すぎると汚物が堆積し、速すぎると管壁が摩耗します。 - 高圧ガス・蒸気： 20 ～ 40 m/s
気体は密度が小さいため、同じ径でも高速で流すことができます。 - 油圧配管： 3.0 ～ 5.0 m/s
高圧で作動するため、比較的高速です。
4. レイノルズ数：層流と乱流
流体の粘度、速度、管径によって、流れの状態は2種類に分かれます。
- 層流 (Laminar Flow): 水が静かに、層状に整然と流れる状態。粘性の高い液体や、極めて遅い速度で見られます。
- 乱流 (Turbulent Flow): 水が渦を巻きながら不規則に流れる状態。水道管など実用的な配管の中では、ほとんどがこの「乱流」です。熱交換器などでは、あえて乱流を起こして熱の伝達効率を高めることもあります。
5. まとめ：流れをイメージする
単なる数値の計算だけでなく、その配管の中で流体がどのように振る舞っているかを想像することが、トラブルのない設計への第一歩です。この計算機が、あなたの現場での素早い判断の一助となれば幸いです。
Gojikaraは、現場のエンジニアの「知りたい」を即座に解決します。