使い方
- 水の温度(°C)を入力します。たとえば20と入力します。
- 流量(L/s)と配管の内径(mm)を入力します。たとえば20と150と入力します。
- レイノルズ数と流れの区分を読み取ります。続けて、流速、粘性係数、計算の過程を確認します。
レイノルズ数の計算方法
レイノルズ数は、流れる流体の慣性と、粘性による摩擦の比を表します。水が丸い配管を満たして流れる場合は、密度と平均流速と内径を掛けたものを、粘性係数で割ります。
Re = ρ × v × D ÷ μ
v = Q ÷ (π × D² ÷ 4)
Re = レイノルズ数(単位なし)
ρ = 水の密度(kg/m³)
v = 配管内の平均流速(m/s)
D = 内径(m)
μ = 粘性係数(Pa·s)
Q = 流量(m³/s)
- レイノルズ数は、流速、配管の大きさ、密度に比例して大きくなり、粘性が高くなると小さくなります。
- 温水は冷水より粘性が低くなります。100°Cでの粘性は20°Cでの約28%なので、同じ流量と配管でもレイノルズ数は約3.4倍になります。
- 密度と粘性は、水が飽和圧力のもとにあるときのIAPWS(国際水性質協会)の式から求めるため、水の温度の変化に従って値が変わります。
配管の流れの区分
EPANETマニュアルは、配管流の区分を示しています。レイノルズ数が2,000未満の層流にはハーゲン・ポアズイユの式が当てはまります。2,000から4,000までは遷移域で、4,000を超えると完全な乱流になります。
| レイノルズ数 | 流れの区分 |
|---|---|
| 2,000未満 | 層流 |
| 2,000から4,000 | 遷移域 |
| 4,000超 | 乱流 |
このツールが扱わないこと
- 水以外の液体と気体。密度と粘性が異なるため、それぞれの値が必要です。
- 100°Cを超える加圧された配管の水。圧力によって性質が変わります。このツールは、水が自身の飽和圧力にあるものとして計算します。
- 丸くない管路。水力直径が必要です。また、自由表面を持つ開水路も対象外です。
計算例:20°Cの水を、内径150 mmの配管に20 L/sで流す場合
20°Cでは、水の密度は998.16 kg/m³、粘性係数は1.0016 mPa·sです。内径0.150 mの配管を0.020 m³/sで流すと、流路の断面積は0.0176715 m²なので、平均流速は1.1318 m/sです。レイノルズ数は998.16 × 1.1318 × 0.150 ÷ 0.00100163 = 169,178で、4,000よりはるかに大きいため、流れは乱流です。計算の過程では丸めた値を示しています。このツールは完全な値で計算します。
| 項目 | 値 |
|---|---|
| レイノルズ数 | 169,178 |
| 流れの区分 | 乱流(4,000超) |
| 平均流速 | 1.132 m/s |
| 粘性係数 | 1.0016 mPa·s |
よくある質問
配管の流れは、レイノルズ数がいくつで乱流になりますか?
EPANETマニュアルでは、層流は2,000までとされ、4,000を超えると完全な乱流とされています。その間は遷移域で、挙動は予測しにくくなります。
温水のレイノルズ数が大きくなるのはなぜですか?
粘性が低くなるため、同じ流量と配管でも大きな数値になります。100°Cでの粘性は20°Cの約28%で、レイノルズ数は約3.4倍になります。
流速が速ければ、必ずレイノルズ数も大きくなりますか?
同じ配管と流体であれば、はい。レイノルズ数は流速に比例します。配管の大きさと流体の種類も影響するため、同じ流速でも配管が違えば数値は大きく異なります。
油や空気にもこの計算ツールを使えますか?
使えません。密度と粘性は、飽和圧力にある水の値です。油、空気、ほかの流体には、それぞれの密度と粘性の値が必要です。
入力したデータはサーバーに送られますか?
送られません。計算はブラウザの中で行われ、入力した内容が当サイトに送信されたり、保存されたりすることはありません。
出典
- IAPWS R12-08 (2008), Release on the IAPWS Formulation 2008 for the Viscosity of Ordinary Water Substance (Eqs. 10 to 12, Tables 1, 2 and 4)(英語)
- IAPWS R7-97(2012), Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 (Region 1 and Region 4, Tables 2, 5, 34 and 35)(英語)
- U.S. EPA, EPANET 2 Users Manual: the bands of laminar, transitional and turbulent pipe flow(英語)
数値と文章の最終確認日:2026年11月11日水曜日。