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損失水頭の計算は?5分でわかる計算、求め方、エネルギー勾配との関係

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損失水頭(そんしつすいとう)の計算は、2点間の全水頭の差です。エネルギー保存則より、摩擦などによるエネルギー損失の影響を考慮すれば、水路のどの位置でも全水頭は同じになります。また損失水頭を2点間の距離で割った値を、エネルギー勾配といいます。今回は損失水頭の計算、求め方、エネルギー勾配との関係について説明します。全水頭、損失水頭の詳細は下記が参考になります。

全水頭とは?1分でわかる意味、求め方、単位、ピエゾ水頭、圧力水頭との関係

損失水頭とは?1分でわかる意味、単位、計算、エネルギー勾配

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損失水頭の計算は?

損失水頭の計算は、2点間の全水頭の差です。エネルギー保存則より水路のどの位置でも全水頭は同じになりますが、実際は摩擦などの影響でエネルギーは損失します。よって損失水頭の計算は、2点間の全水頭の差を求めれば良いです。


図 損失水頭


全水頭の求め方は下記が参考になります。

全水頭とは?1分でわかる意味、求め方、単位、ピエゾ水頭、圧力水頭との関係


実際に損失水頭を計算しましょう。A点の平均流速が1.0m/s、水圧p=2kPa、z=5.0m、B点の平均流速0.8m/s、水圧p=1.5kPa、z=4m、A点~B点までの距離が6mとします。


まずは2点の全水頭を計算します。


A点の全水頭=z+( v2/2g) +( p/ρg)=5.0+0.05+0.2=5.25m

B点の全水頭=z+( v2/2g) +( p/ρg)=4.0+0.03+0.15=4.18m


A点の全水頭-B点の全水頭=1.07m


上記より損失水頭は1.07だと分かります。

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損失水頭の求め方

損失水頭の求め方を下記に示します。


損失水頭=①点の全水頭-②点の全水頭

全水頭=位置水頭+速度水頭+圧力水頭=z+( v2/2g) +( p/ρg)


損失水頭、全水頭の詳細は下記も参考になります。

損失水頭とは?1分でわかる意味、単位、計算、エネルギー勾配

全水頭とは?1分でわかる意味、求め方、単位、ピエゾ水頭、圧力水頭との関係

損失水頭とエネルギー勾配の関係

損失水頭を2点間の距離で割った値を、エネルギー勾配といいます。例えば、


損失水頭=1.07m

2点間の距離=4m


のエネルギー勾配を求めてください。※但し分子の値は「1」にすること。


エネルギー勾配=1.07/4=1/3.73


です。似た用語に動水勾配があります。これはピエゾ水頭の差を2点間の距離で割った勾配です。詳細は下記をご覧ください。

ピエゾ水頭とは?1分でわかる意味、公式と求め方、単位、全水頭との違い

動水勾配とは?1分でわかる意味、求め方、単位、エネルギー勾配との違い

まとめ

今回は損失水頭の計算について説明しました。損失水頭の計算方法が理解頂けたと思います。損失水頭の計算は、2点の全水頭の差です。各水頭の計算を理解しましょう。また、エネルギー勾配、動水勾配の違いも理解しましょうね。下記が参考になります。

エネルギー勾配とは?1分でわかる意味、求め方、単位、動水勾配との違い

動水勾配とは?1分でわかる意味、求め方、単位、エネルギー勾配との違い

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