ダクトの風量計算

質問

ダクトの風量の計算ですが初めてで困っています。
　構造はパッケージ内に換気ファンを設置、入気側・排気側とも何カ所か折れ曲がったダクトになってます。
　当初の計算は、?ダクトの管路抵抗（入気・排気とも）を計算?全管路の圧力損失の合算値での風量を、ファンの圧力－風量線図より導きダクト風量としました。
　疑問点は「ファンの圧力－風量線図に入気側の管路損失もそのまま加えていいのか？」です。
　なんとなくですが入気側の管路損失がファンの風量減に与える影響は排気側のものに比べ小さいような気がします。ダクトで言うと入り口にファンを設置するより中央に設置した方が同じファンで風量が上がるのでは？と思ってしまいました。
　今回ファンは客先指定で変更がきかず、風量が厳しい中ダクトの形状を検討しているため、この疑問を早く解決したいと思っています。よろしくお願いします。

回答No.2

noname#230359 · ベストアンサー

前回の回答の補足です。参考になればと考え送ります。

　気体でも液体でも，流体が管内を流れることによって，必ず圧力損失があります。ファンなど流体機械では，吸込側でも吐出し側でも条件は同一で，その圧力損失は，主に，管内壁での摩擦損失，管径変化による拡大損失及び縮小損失，エルボなどの継手損失などの総和になります。
　ここで，単純化して，ダクト長さを１０ｍの直管としそれを水平に設置し，特定の風量での圧力について考えてみます。仮に，１ｍ当たりの圧力損失を５ｋＰａ，ファン単独の発生圧力Ｐｆを１００ｋＰａ，入気側のダクト入口圧力Ｐ１＝０ｋＰａとして，?ファンをダクト入口に設置，?ファンをダクト中間に設置，?ファンをダクト出口に設置した場合それぞれについて考えます。

?；Ｐ２＝Ｐ１－Ｐｉ＋Ｐｆ－Ｐｄ＝０－０＋１００－５ｘ１０＝５０
?；Ｐ２＝Ｐ１－Ｐｉ＋Ｐｆ－Ｐｄ＝０－５ｘ５＋１００－５ｘ５＝５０
?；Ｐ２＝Ｐ１－Ｐｉ＋Ｐｆ－Ｐｄ＝０－５ｘ１０＋１００－０＝５０
となり，ファンをダクト中のどこに設置しても，排気側ダクト出口圧力Ｐ２は同一です。

　参考として，ファン吸込圧力（ファン直前の圧力）をＰｓ及びファン吐出し圧力（ファン直後の圧力）をＰｅは，次のようになります。
?；Ｐｓ＝Ｐ１－Ｐｉ＝０－０＝０，Pｅ＝Ｐｓ＋Ｐｆ＝０＋１００＝１００
?；Ｐｓ＝Ｐ１－Ｐｉ＝０－２５＝－２５，Pｅ＝Ｐｓ＋Ｐｆ＝－２５＋１００＝７５
?；Ｐｓ＝Ｐ１－Ｐｉ＝０－５０＝－５０，Pｅ＝Ｐｓ＋Ｐｆ＝－５０＋１００＝５０
となり，ファンの設置場所によって，吸込圧力Ｐｓ及び吐出圧力Ｐｅが変わります。

お礼

私の場合Ｐｅの変化に目がいって、Ｐｓの変化を把握していなかったということが分かりました。
　決められたダクトの経路に同じ能力のファンを取り付けるのに、取付場所で風量が変わるのはおかしいとは思っていたのですが、迷ってしまいました。
　丁寧なご説明ありがとうございました。

回答No.1

noname#230359

結論からいうと，「ファンの圧力－風量線図に入気側の管路損失もそのまま加えます」。

　次のように考えると分かりやすいと思います。

１） 入気側ダクトの入口圧力：Ｐ１（ダクト入口前の圧力）は，ファンの設置場所によって変わらない。

２） 排気側ダクトの出口圧力：Ｐ２（ダクト出口後の圧力）は，ファンの設置場所によって変わらない。

３） 「ファンの圧力－風量線図」は，ファンの直前と直後の圧力差と風量の関係を示している。したがって，ファン単独で発生できる圧力と風量の関係を示している。ここで，特定の風量におけるファン単独の圧力をＰｆ，入気側の圧力損失をＰｉ，排気側の圧力損失をＰｄとすると，Ｐ２＝Ｐ１－Ｐｉ＋Ｐｆ－Ｐｄ＝（Ｐ１＋Ｐｆ）－（Ｐｉ＋Ｐｄ）の関係になる。

４） 例えば，ファンをダクト入口に設置すれば，Ｐｉ＝０であり，ダクト出口に設置すれば，Ｐｄ＝０となる。しかし，ダクト形状・寸法が同一であるので，圧力損失の総和（Ｐｉ＋Ｐｄ）は一定である。また，設置場所及びファンは同一であるので，（Ｐ１＋Ｐｆ）も一定である。

お礼

早々の回答ありがとうございます。疑問点が解消され助かりました。（設計的には甘い期待が無くなり厳しいのですが(^^;）
　ファンから先は管路損失が抵抗になるのはイメージしやすいのですが、ファンの前はファンによって発生した負圧に大気が流れ込む（＝大気が押し込む）イメージが合ったため、出口側に比べファンの風量減に与える影響が少ないのでは？と思ってしまいました。
　詳しいことは後で勉強してみます。ありがとうございました。