「配管設計」実用ノート - 図と例題で読み解く

配管技術は産業の基幹技術の1つで、その活躍する分野は多岐にわたる。本書は、配管設計全般に関する基礎知識と応用事例を解説した。ページ構成は、図表を豊富に使用したノート形式とし、見やすさ、使いやすさを追求。著者の経験をもとにした実践的な内容が特徴。

第1章　配管材料を選択する
1.1 配管材料/炭素鋼系鋼管
1.2 オーステナイト系ステンレス鋼管
1.3 プラスチック管
1.4 バルク材としての管、管継手
1.5 配管クラス
1.6 材料ファミリーリスト

第2章　水力学的に管路を設計する
2.1 流れを支配する法則
2.2 水力勾配線の活用
2.3 レイノルズ数と層流・乱流
2.4 損失水頭の計算
2.5 管摩擦係数を求める
2.6 流れやすい断面形状
2.7 管継手、バルブなどの損失計算
2.8 経験式を使って損失計算
2.9 配管サイズの決定
2.10 調節弁差圧と系全体の差圧
2.11 圧縮性流体の流量を計算する
2.12 背圧が流れを阻害する
2.13 流れと配管のアップ、ダウン
2.14 スムースな流れにするベント

第3章　ポンプ-管路系を設計する
3.1 ポンプの特性を知る
3.2 ポンプ-配管系の運転
3.3 複数のポンプと抵抗がある配管系
3.4 直列と並列、両方の抵抗がある配管系
3.5 ポンプNPSHと配管
3.6 ポンプ配管系のサージング
3.7 配管に対するポンプ許容荷重

第4章　配管をレイアウトする
4.1 配管レイアウトの基本
4.2 配管レイアウトのポイント
4.3 機器ノズルのオリエンテーション
4.4 ポンプまわりの配管レイアウト
4.5 熱交換器・ドラムまわりの配管レイアウト
4.6 タワーまわりの配管レイアウト
4.7 ラック配管のレイアウト

第5章　管・管継手の強度を評価する
5.1 管・管継手に生じる力と応力
5.2 面積補償で行う強度評価方法
5.3 実際に使われる直管の計算式
5.4 管継手の強度計算式
5.5 管台のある穴の補強
5.6 例題による穴の補強計算
5.7 配管コンポーネントの圧力クラスとスケジュール番号制
5.8 バルブ、フランジの圧力-温度基準

第6章　適切に配管フレキシビリティをとる
6.1 負荷応力と変位応力
6.2 配管フレキシビリティ
6.3 熱膨張応力範囲に対する許容応力範囲
6.4 コールドスプリングと配管反力

第7章　材力で配管支持構造を設計する
7.1 ベクトルと力の平衡式を使って、支持点荷重などを計算する
7.2 梁のせん断力図（SFD）と曲げモーメント図（BMD）
7.3 梁の強度、断面二次モーメント
7.4 複合的な応力がある場合の強度評価
7.5 サポート部材の強度
7.6 鋼構造設計基準による設計

第8章　配管振動に対処する
8.1 どんな配管振動があるか
8.2 機械振動と棒の固有振動数
8.3 圧力波と気柱振動数
8.4 励振源により起こる強制振動
8.5 自励振動と流体励起振動
8.6 流速の急変で起こるウォータハンマ
8.7 振動による疲労破壊

第9章　腐食・侵食に対処する
9.1 腐食の多くは電気化学的に起こる
9.2 分極で腐食・電気防食を考える
9.3 電気絶縁して防食する
9.4 典型的な電気化学的腐食
9.5 流れが関与する流れ加速腐食（FAC）
9.6 物理作用により起こるエロージョン
9.7 保温材下で起こる配管外部腐食（CUI）

第10章　バルブを「適材適所」で使う
10.1 バルブのエッセンス
10.2 仕切弁のエッセンス
10.3 玉形弁のエッセンス
10.4 ボール弁のエッセンス
10.5 バタフライ弁のエッセンス
10.6 逆止弁のエッセンス
10.7 電動弁のエッセンス
10.8 調節弁のエッセンス
10.9 安全弁・逃し弁のエッセンス
10.10 バルブに起こる異常昇圧

第11章　特殊任務を果たすスペシャルティ
11.1 伸縮管継手の種類
11.2 伸縮管継手に生じる推力とその処置方法
11.3 伸縮管継手とサポートの配置方法
11.4 ベローズ形伸縮管継手に関するその他、必要な知識
11.5 フレキシブルメタルホースのエッセンス
11.6 スチームトラップのエッセンス

第12章　配管支持装置を選択し配置する
12.1 サポート計画
12.2 サポート位置決めと形式選定
12.3 リジットハンガのエッセンス
12.4 スプリングハンガのエッセンス
12.5 コンスタントハンガのエッセンス
12.6 ばね式防振器のエッセンス
12.7 油圧防振器のエッセンス
12.8 メカニカル防振器のエッセンス
12.9 レストレイントのエッセンス

第13章　ポンプ-配管系を実際に設計する
13 実　習

【付表１】主要サイズの鋼管諸元表
【付表２】よく使われる物性値
【付表３】よく使われる単位
【付表４】梁の内力とたわみの計算式
【付表５】主な断面の断面性能計算式
【付表６】主な形鋼の断面性能計算式
【付表７】よく使われる基準・規格
【付表８】よく使われる略号