排気風量の計算について

質問

お世話になります。

排気ファンの選定に関して、圧力損失との関係がいまいち分からないので、お答えいただければと思います。

※溶剤処理の装置について、囲いブース式で排気を取ることになりました。

囲いブース式だと作業開口部の制御風速が0.4ｍ/secとなっておりましたので、
作業部の開口面積を0.5ｍ×0.5ｍとし、仮にシロッコファン：最大静圧0.6ｋPa、最大風量6ｍ3（60Hz）を採用するとしました。

その装置から大気までの距離が5ｍ、管路内径がφ75、エルボ（r/D=1.25なので抵抗係数：0.55）個数が３ケ、通常のPVCダクト管（抵抗係数：0.02とみました）のとき、圧力損失を計算する必要があると思いますが、

?φ75のダクト内の風速V（m/sec）はQ=60VAより
V=Q/60A
　＝6/（60×0.00442）＝22.6（m/sec）

?速度圧は
Pv＝（1.2×22.6×22.6）/2＝306（Pa）

?直線ダクトの圧力損失は
PL＝0.02（PVCダクト管：これがあってるか分かりません）×（5/0.075）×306＝408（Pa）

?エルボの圧力損失は
Pm＝0.55×3×306＝505（Pa）

?吸い込み口、吐出口での圧力損失計算は
Pn＝（0.5+1）×306＝459（Pa）
･･･この0.5と1はそれぞれ吸い込み口、吐出口の抵抗係数らしいのですが、なぜこの数値なのか良く分かりません。

※管路内の圧力損失は

408+505+459＝1372（Pa）＝1.37（kPa）

「1.37KPa」と出ました。

ここで、考え方が合っているか分からないのが、

排気ファンの圧力損失のグラフを見ると、1.37さかのぼっていくと、当然風量は「０ｍ3/min」となっており、従って、この条件で排気ファンは使えない
のかということです。

1.37の圧損で使用できるものを選定するとすれば、
もともと静圧が2ｋPaほどあり、性能曲線の1.37損失した時が6ｍ3/minのものを選定しないといけないのか。

そこらへんがよくわかりませんので、教えていただければと思います。

お手数ですが、よろしくお願い致します。

回答No.4

noname#230359

速度 ⇔ 圧力 の計算式は、この森のNo.22945か、『ベルヌーイ』で
検索しますと、沢山でてきます。

さて、作業部の開口面積を0.5ｍ×0.5ｍとし、制御風速が0.4ｍ/secと
なっておりましたので…で、作業部開口風量は6m3/minです。

圧力損失がないのなら、ＯＫなのですが。
配管径を150Aか200Aにして、それに合うファンを選定、流速は抑えられる
ので、配管抵抗はずっと軽減。
ファンの性能は、18m3/min以上を選定すれば、貴殿の計算式を
当てはめてもＯＫとなるのでは？

が、前回アドバイスの真相です。
静圧を流速に変換して、流量を求めますと、9m3/min程度となるので
しょうか？6m3/minの約1.4倍（√2）の0.4が既に損失をカバーしています。

お礼

回答、ご丁寧にありがとうございます。
すみませんが、まだよくわかりませんので
色々と勉強するところからはじめたいと思います。
ありがとうございました。

回答No.3

noname#230359

この森で、沢山のアドバイスが、
圧力 ⇒ 速度への変換であります。
先ず、確認をしてみて下さい。

そして、圧力を無理に使用しなくても、
風速と断面積で風量が出ます。
ダクト周辺の風速と断面積で風量
ファン取付部周辺のファンでの風速と取付部断面積
連続の法則で、ファン部の能力が何倍かを確認。
そして、圧力損失で何％ドロップするかで、
最終の能力倍数が、２～３倍が選定条件です。

お礼

ご回答、ありがとうございます。
調べてみましたが、計算例の類似したものが見つけられず、わかりませんでした。
当方、素人につき大変恐縮ですが、どういった排気ファンを選定すればよいか、
蒸気の質問に対する具体的な計算方法を記述いただけるとありがたいです。

圧力を無理に使用しなくても、風速と断面積で風量が出ますとありますが、
確かに、吸い込み側も吐き出し側も配管がないと、ファン直近部は抵抗が
ないのでQ=AVとなるのはわかるのですが、
例えば40Aほどのパイプが100ｍ先まで配管がされていて、実際に0ｍの地点から
口で息を吹き、100ｍ先の排気口に手を当ててみても、風を感じることができると思えません。
ということは風の入り口（0ｍ地点）と出口（100ｍ）地点では風量は異なる
ということになると思います。

ここで静圧が十分あれば行けるという意見を良く聞くのですが、そのファンの
静圧がどれだけあれば、どれだけの圧損に打ち勝つことができて、
打ち勝ったからといって風量がまったくさがらないのか、さがるならどれほど
下がるのか、そこらへんを上記質問に基づく具体的な数値で教えて
いただけるとありがたいです。
どれだけあれば

補足

急いで打ち込んだので誤字、誤記入ありましたことお詫びいたします。

回答No.2

noname#230359

配管径を大きくすれば管内流速を抑えられます。
75ありきでなくても良いのでは。
粉塵捕集等で管内堆積粉塵を気にするのであれば別ですが。

お礼

回答、誠にありがとうございます。

回答No.1

noname#230359

貴殿の計算方法は、概ね正しいですが、問題は管内風速です。単純排気の場合、通常圧損を抑えるために10m/sec程度に設定します。損失は速度の二乗に比例するため、10m/minとすれば、(10/22.6)^2*1.37=0.27 kPa となり、選定したシロッコファンが使用可能です。
なお、ファン選定にあたり、風量は計算風量の10～15%程度余裕をみて決定するのが普通です。

お礼

回答、誠にありがとうございます。

なお、まだ良く分からないのですが、

10ｍ/secに風速を設定すると
10m/sec×0.00442m2（φ75の断面積）×60＝2.52m3/min
となり、作業部の開口面積で、制御風速0.4m/secを確保するには
2.52/（0.4×60）＝0.32×0.32（開口部寸法）となり、
当初の0.5×0.5の開口は維持できなくなるのでしょうか。

また、上記の2.52m3/minというのは管内の流量であるから、作業部とは別の捕らえ方なり、実際は以下のようになるのでしょうか？
6m3/min、0.6kPaのファンをすえつけた場合、性能曲線表を見ると、0.3ｋPa圧力損失があると5m3/minとなっていたので、そう考えてよろしいでしょうか？

そして、作業部～大気まで道中５ｍほどありますが、（ファンは作業部直近）圧力がどこで損失されるかと考えた時、もちろん大気に近い方が長く管路を通ってきているので、圧損が大きく、ファン直近の作業部と大気部では風量が違うと思ったのですが、この考え方も合っていますでしょうか？

ややこしい質問ばかりですみませんが、よろしくお願い致します。