静圧と動圧とは？圧損計算との関係も解説

流体力学や配管設計において、静圧と動圧の理解は不可欠です。これらは単に圧力の種類の違いだけでなく、圧損の計算や流体のエネルギー評価にも深く関わっています。

1. 静圧とは

静圧（Static Pressure）は、流体が持つ運動によらない圧力のことです。流体が配管内で静止していても存在する圧力で、配管壁にかかる力として感じることができます。

• 単位：Pa（パスカル）、kPaなど
• 計測方法：圧力計やマノメータ
• 配管設計では、配管やダクト内の圧力損失の基準値として使用されます

2. 動圧とは

動圧（Dynamic Pressure）は、流体の運動エネルギーに相当する圧力です。流速 V がある流体が持つ圧力で、以下の式で表されます。

\(p_\mathrm{d} = \frac{1}{2} \rho V^2\)

• \(\rho\)：流体密度 [kg/m³]
• V：流速 [m/s]

動圧は、配管内で流体が高速で流れるときに増加します。圧損計算では、流速の変化が圧力損失に直結するため、重要な指標です。

3. 全圧（圧力の総和）

流体が持つ圧力の総エネルギーは、静圧と動圧の和として表されます。

\(p_\mathrm{t} = p_\mathrm{s} + p_\mathrm{d}\)

• \(p_\mathrm{t}\)：全圧（Total Pressure）
• \(p_\mathrm{s}\)​：静圧
• \(p_\mathrm{d}\)​：動圧

ポイント：配管設計や圧損計算では、全圧の変化を基準にしてエネルギー損失を評価します。

4. 圧損との関係

配管やダクト内では、摩擦や急拡大・縮小、曲がり管によって圧力が失われます。これが「圧損」です。

• 圧損は基本的に動圧を基準に計算されます

\(\Delta P = K \cdot \frac{1}{2} \rho V^2\)

• K：損失係数（管形状や弁、曲がりによる）
• \(\rho\)：流体密度
• V：流速

圧損が大きいほど、流体を送り出すための静圧が必要になります。つまり、静圧は配管全体の圧力バランス、動圧は損失評価の基準として考えるとわかりやすいです。

5.圧損計算ツール

圧損を実際に計算するのは大変です。
下記のツールで簡単に計算できるので、ご覧ください。

工学計算ツール集

圧損計算ツールまとめ｜直管・曲管・オリフィス・入口出口 直管・急拡大縮小・曲管（エルボ・ベンド）・オリフィス・入口出口の圧損を自動計算できる無料ツールをまとめました。損失係数Kと圧力損失ΔPを簡単に算出可能。

6. まとめ

圧損を理解するには、静圧・動圧・全圧の関係を押さえることが必須です。摩擦や曲がりによる損失は動圧に比例して増えるため、流速管理と損失評価が配管設計の肝となります。