大型集塵機における圧力損失の重要性と計算方法について | 【大型集塵機完全ガイド】おすすめ集塵機メーカー2選

大型集塵機における圧力損失の重要性と計算方法について

2024/02/20

圧力損失は集塵機の効率とコストに影響し、流体の摩擦や抵抗で圧力が低下します。これを減少させることでエネルギー効率が向上し、運転コストを削減できます。各集塵機タイプによって圧力損失の特性が異なるため、設計や運用において適切な計算と対策が重要です。

圧力損失とは？集塵機における圧力損失の重要性

圧力損失は集塵機の効率やコストに影響し、これを減らすことで運転コストの削減と集塵効率の向上が可能です。

◇大型集塵機における圧力損失の重要性

圧力損失とは、流体が管や機器を通過する際に、摩擦や抵抗によって圧力が低下する現象のことです。流体の種類や密度、流速、管の長さや径、曲げや継ぎ手の数などによって変化します。圧力損失を減らすことで、エネルギー効率を向上させることができます。

集塵機は、空気中のほこりや粒子を除去するために使用され、工場や事務所などで空気環境の改善に広く利用されています。集塵機の性能を評価する上で重要な指標の一つに圧力損失があります。これは、集塵機に入る前と出た後の圧力差を指し、集塵機の効率やコストに大きな影響を与えます。

圧力損失が大きいと、必要な動力が増えるため運転コストが高くなり、吸引力の低下によって集塵効率が落ちます。また、フィルターが目詰まりしやすくなり、メンテナンスの頻度も増えることになります。

圧力損失を減らすことで、集塵機の効率を向上させることができますが、そのためには、集塵機の特性に合わせた適切な圧力損失の計算が必要です。

集塵機の圧力損失が性能に与える影響とその対策

風量型集塵機は大風量で微粒子を吸い込み、広がったほこりに効果的です。一方、高圧型集塵機は小風量で強力に吸引し、濃縮された微粒子に適しています。圧力損失が小さいと風量型が有利で、圧力損失が大きいと高圧型が優れています。選択時には、圧力損失を考慮し、適切な設計が必要です。

◇風量型と高圧型

風量型の集塵機は、大きな風量で微粒子を吸い込むタイプです。吸引口が大きく、吸引力は比較的弱めですが、微粒子が薄く広がっている場合に効果的です。木工や金属加工などで発生するほこりや煙の除去に適しています。

一方、高圧型の集塵機は、少ない風量で微粒子を吸い込むタイプです。吸引口が小さく、吸引力が強いのが特徴で、微粒子が濃縮されて局所的に集まっている場合に効果的です。溶接や切断作業で出るスパークやスラグの除去に向いています。

◇それぞれの集塵機と圧力損失に対する影響

高圧型集塵機と風量型集塵機の性能は、圧力損失によって異なります。圧力損失が小さい場合、風量型集塵機は風量が大きくなります。これは、圧力損失が少ないことで、風量をより効率的に確保できるからです。

逆に、圧力損失が大きい場合は、高圧型集塵機が風量を大きくできるのは、圧力損失に対して効率よく対応できるためです。

風量型集塵機を使う際は、圧力損失を減らすために、吸引口を大きくし、配管の長さや曲がりを減らし、フィルターの目詰まりを防ぐ必要があります。一方、高圧型集塵機を使う際は、吸引口を小さくし、吸引距離を短くし、吸引部分を密閉する対策が効果的です。

集塵機を選ぶ際には、吸引方式に応じた圧力損失を考慮することが重要です。微粒子の特性や発生状況に合わせて、適切な集塵機を選ぶことで、性能を最大限に引き出すことができます。

集塵機の圧力損失を最小限にする方法

正しい圧力損失を知ることは、集塵機の選定や、風量を把握するための重要な指標となります。ここでは、先ほど紹介しきれなかった集塵機の圧力損失の影響と、計算方法について解説します。

◇それぞれの集塵機と圧力損失

電気集塵機は、高電圧の電極と接地された集塵板の間で空気を通し、ほこりや粉末に電荷を与えて集塵板に吸着させる装置です。このタイプは圧力損失が小さく、粒子の大きさに関係なく高い集塵効率を持っていますが、電極の汚れや火花放電の問題があります。

サイクロンは、円筒形の部分と円錐形の部分から構成されており、空気を渦巻き状にして遠心力でほこりや粉末を分離します。圧力損失は中程度で、大きな粒子に対して高い集塵効率を発揮します。構造がシンプルで、耐久性や安全性も高いです。

慣性集塵機は、空気中のほこりや粉末を直線的に流れる空気に対して垂直に配置された障害物にぶつけて分離します。このタイプは圧力損失が小さく、大きな粒子に対して高い集塵効率を持ちますが、障害物が汚れやすく詰まりが問題になることがあります。

バグフィルタは、空気中のほこりや粉末を繊維製の袋やカートリッジに吸着させる装置です。圧力損失が大きく、粒子が小さいほど高い効率を発揮しますが、隔壁の交換や清掃が頻繁に必要です。

◇集塵機の圧力損失の計算方法

ここでは、サイクロン集塵機の圧力損失の計算方法を例に説明します。

入口速度の計算

入口面積aとサイクロン直径Dから、viという入口速度を計算します。これは、円筒部への流入速度です。入口面積と直径の関係によって、viの値が決まります。

円筒部での速度変化

円筒部を通過すると、流速は加速または減速します。摩擦係数と円筒部内壁面積を用いて、円筒部での速度の減少率を計算します。これにより、入口速度viから円筒部での速度v1が求められます。入口面積と直径の関係によって、v1/viの比率が決まります。

円錐部での速度変化

円筒部を通過した後、流体は円錐部へと移動します。この過程で、流速はさらに減速し、求心流が発生します。この段階での速度をv2とします。

圧力損失の計算

圧力損失は、サイクロン内部の流れの速度変化や形状によって決まります。摩擦係数や流れの指数などのパラメータを使って、圧力損失を算出します。また、出口管の壁面上静圧Peと入口管静圧Piの差からも圧力損失を計算することができます。

特殊な要因の考慮

サイクロン内部に案内羽根を設置したり、特殊な型式を採用することで圧力損失が低減する場合があります。また、ガス中の粉末濃度が高くなると圧力損失が上昇する傾向があります。

圧力損失は、集塵機の効率やコストに大きな影響を与える重要な要素です。圧力損失とは、流体が管や機器を通過する際に摩擦や抵抗により圧力が低下する現象を指します。これを減少させることで、エネルギー効率が向上し、運転コストを削減できるため、集塵機の設計や運用において重要な指標となります。

集塵機にはさまざまなタイプがあり、各タイプの圧力損失の特性が異なります。例えば、電気集塵機は圧力損失が小さく、高い集塵効率を持ちますが、電極の汚れや火花放電の問題がある一方、サイクロンは中程度の圧力損失で大きな粒子に対して高効率です。

慣性集塵機は圧力損失が少なく、粒子の分離効率が高いものの、障害物の詰まりが問題になることがあります。バグフィルタは圧力損失が大きく、頻繁なフィルターの清掃や交換が必要です。

集塵機の圧力損失を計算する際は、まず入口速度を算出し、円筒部と円錐部での速度変化を計測します。これに基づいて圧力損失を算出し、特性に応じた対策を講じることが重要です。適切な設計と運用により、圧力損失を最小限に抑え、集塵機の性能を最大限に引き出すことができます。