配管重量・保有水量 計算

配管重量・保有水量の計算式

1. 計算の考え方

直管の空質量は、円環状の材料断面積に長さと材料密度を掛けて求めます。 配管内部の容量は内径に対応する円の面積と長さの積です。その容量を内容液で満たしたときの 液質量を加えると、満液時の合計質量になります。水を選ぶと満水重量と保有水量を確認できます。 水以外の液体は、使用条件での密度を入力してください。

2. 使用する式

内径と断面積（寸法は m に換算）

Di = Do − 2t　　Am = π(Do² − Di²)/4 = πt(Do − t)　　Af = πDi²/4

保有容量

V = Af L [m³]　　V [L] = 1000 V [m³]

配管・内容液・満液時の質量

m_pipe = Am L ρm　　m_fluid = V ρf　　m_total = m_pipe + m_fluid

単位長さ質量は、配管が Amρm、内容液が Afρf です。

3. 記号と単位

4. 入力値の目安

• 呼び径は外径や内径そのものではありません。例えば SGP 50A は外径 60.5 mm、肉厚 3.8 mm、内径 52.9 mm です。
• 寸法表は SGP・Sch10S・Sch40・Sch80 の掲載寸法を選びます。実測寸法や別規格の管には「外径・肉厚を入力」を使ってください。
• 材料密度の代表値は炭素鋼 7850、SUS304 系 7930、SUS316 系 7980 kg/m³ です。寸法表と密度の選択は独立しているため、実際の製品の材質に合わせます。
• 水 20℃ の初期密度は 998.2 kg/m³ です。温水、薬液、濃度の異なる液体では、使用温度と濃度に対応する密度を指定します。
• 同じ寸法・材質の直管は長さを合計して入力できます。寸法が異なる区間はそれぞれ計算して集計してください。

5. 適用範囲と注意点

• 一定断面の円形直管と、内部を完全に満たす単相液体を対象にしています。空気溜まり、部分充填、沈殿物、ライニングによる容量減少は計算に含みません。
• 継手・フランジ・弁・保温材・外装・めっき・支持金具の質量は含みません。配管系統全体の質量を見積もる場合は別途加算します。
• 公称寸法と代表密度に基づく幾何学的な概算です。実際の製品の寸法公差、腐食、密度、メーカーの質量丸め方法によって差が出ます。
• 表示する「重量」の単位は質量です。支持荷重としての力、支持間隔、たわみ、応力、耐圧は評価していません。
• 入力長さと密度は正の値、肉厚は外径の半分未満とします。単位を変更すると入力値を換算して、同じ物理条件を保ちます。

6. 出典

• シンニチ工業「配管用炭素鋼鋼管（SGP・ガス管）とは？」 — SGP の外径・肉厚・単位長さ質量。上記 50A の計算例は公開寸法表の 5.31 kg/m と照合しています。
• 寸法の参照規格：JIS G 3452（SGP）、JIS G 3454（Sch40・Sch80）、JIS G 3459（Sch10S）。掲載寸法の確定には採用版の規格本文またはメーカー資料を確認してください。
• 日本製鉄「NSSC 445M2」物理的性質 — 比較材として掲載された SUS304・SUS316 の代表密度。
• IAPWS-95：水・水蒸気の熱力学的性質 — 水の密度を確認するための一次資料。本ツールは密度の代表値または手入力値を使い、温度・圧力からの物性計算は行いません。
• 容量・質量の式は円と円環の幾何学式および「質量 = 密度 × 体積」に基づきます。