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ピトー管と動圧とは(流速は動圧の平方根に比例)

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ピトー管で測るのは流速じゃなくて「圧力」?動圧が2倍になったら流速も2倍?で迷いませんか。流速と動圧の関係(平方根)を整理します。

この記事の要点

排ガスの流速は、ピトー管で測ります。ピトー管が測るのは動圧で、流速は動圧から計算します。

  • ピトー管は動圧(全圧−静圧)を測る
  • 流速は、動圧の平方根に比例する(動圧が4倍でも流速は2倍)
  • 別の動圧での流速は v₂ = v₁ × √(動圧₂ ÷ 動圧₁) で求める

排ガス中のダスト濃度などを正しく求めるには、まず排ガスの流速を知る必要があります。その流速を測るのがピトー管です。

ピトー管が測るのは「動圧」

ピトー管とは、流れに向けた管と、流れに平行な穴の圧力差から、動圧を測る測定器です。

動圧とは、流れの速さによって生じる圧力です。流れに正面から当たる圧力(全圧)から、流れに沿った圧力(静圧)を引いたものが動圧です(動圧=全圧−静圧)。流れが速いほど、動圧は大きくなります。

流速は動圧の「平方根」に比例

ここが大事なところです。流速と動圧は、単純な比例ではありません。

流速は、動圧の平方根に比例します。つまり、動圧が4倍になっても、流速は√4=2倍にしかなりません。動圧が9倍なら流速は3倍です。

そのため、ある動圧での流速がわかっていれば、別の動圧での流速は、次のように求められます(排ガスの密度が変わらないとき)。

流速 v₂ = v₁ × √(動圧₂ ÷ 動圧₁)

流速は動圧の平方根に比例 流速 動圧 ×1 v ×4 2v 動圧4倍でも 流速は2倍

流速は動圧の平方根に比例。動圧が4倍になっても、流速は2倍にしかならない。

ばいじん・粉じん特論での問われ方

ピトー管は、ばいじん・粉じん特論で、動圧から流速を求める計算として問われます。

令和7年度のばいじん・粉じん特論(問14)では、動圧46Paのときの流速が9.4m/sと与えられ、別の点で動圧が60Paのときの流速を求める問題が出ました。流速は動圧の平方根に比例するので、9.4×√(60÷46)=約10.7m/sと求めます(動圧に単純比例させて計算しないよう注意)。

混同しやすい用語

動圧に比例 と 動圧の平方根に比例

流速が動圧にどう関係するかを、取り違えやすいところです。

流速は動圧そのものに比例するのではなく、動圧の平方根に比例します。動圧4倍なら流速2倍です。

「流速 ∝ √動圧」と覚えて、計算では平方根をとる、と押さえます。

まちがえやすいポイント

流速を、動圧に単純比例させて計算してしまうのが狙いです。

流速は動圧の平方根に比例します。動圧をそのまま掛けてはいけません。別の動圧での流速は v₂=v₁×√(動圧₂÷動圧₁) で求めます(動圧が4倍でも流速は2倍)。

理解度チェック

Q.

ピトー管が測るのは何か。流速とどう関係するか。

答え:動圧(全圧−静圧)を測る。流速は動圧の平方根に比例する

動圧が4倍になっても、流速は2倍にしかなりません。

Q.

動圧46Paで流速9.4m/sのとき、動圧60Paでの流速はおよそいくらか。

答え:約10.7m/s

v=9.4×√(60÷46)=9.4×√1.30≒10.7。動圧の平方根に比例させて求めます。

まとめ

ピトー管は、排ガスの流速を測る測定器です。

ピトー管が測るのは動圧(全圧−静圧)で、流速は動圧の平方根に比例します。別の動圧での流速は v₂=v₁×√(動圧₂÷動圧₁) で求めます。

「流速 ∝ √動圧」を、単純比例と取り違えないようにします。

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参考

  • 排ガス測定(ピトー管=動圧(全圧−静圧)を測定、流速は動圧の平方根に比例 v∝√動圧)
  • 一般社団法人 産業環境管理協会 公害防止管理者等国家試験 ばいじん・粉じん特論 出題範囲・公式正答(令和7年度 問14 ほか)
公害防止管理者 独学ノート 編集部

この記事を書いた人

公害防止管理者 独学ノート 編集部

公害防止管理者試験の用語・法令・計算を、環境省の告示や過去問に照らして、独学者の目線で整理しています。

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