エンジニアが学んだことをお伝えします

   

HP(Horse Power)という単位を理解する。馬力の物理量とポンプの動力計算と。

2020-03-24    Engineer-Work
馬 雪

Professional Engineerはアメリカの資格だが、試験の内容はUS unitがメインとなる。

長さはmではなくft、cmではなくin。重さはkgではなくlb。

そのなかで僕が苦戦しているのがhp(horsepower)、日本語で言うと馬力。W(ワット)ではなくhp。これはPE Mechanical Thermal and Fluid Systemに頻繁にでてくる。

馬力には2つあるが、Professional Engineerのテキストで使用されるのはMechanical horsepower 1hp=745.7Wの方(日本だと735.5W)。

これはどういう物理量なのだろうか?

HP(horsepower)の物理量

いろいろ調べたが、Wikipediaのこのスケッチがわかりやすい。

馬力 hp horsepower

Wikipedia

1second[s]に550 pound[lbf]で1foot[ft]持ち上げるパワーを1単位としている。

1 hp = 550 ft・lbf/sec
= 33,000 ft・lbf/min

ちなみに、Metric horsepowerは1[s]で75[kgf]で1[m]持ち上げるパワーとなる。これは735.5[W]になるので、ヤード・ポンド系単位と異なる。

単位系で同じhp(馬力)と呼ぶのに物理量が異なるというのは個人的にはいただけないと思う。歴史があるのでしょうがないのだけど。

日本でSI単位系で仕事をしていた限り[W]単位しか使ってこなかったので、hpには馴染みがない。

しかしアメリカの資格PE試験にはひたすらhp単位がでてくるので慣れるしかない。

ポンプのhorsepowerの計算

「ポンプのhpを計算せよ」という問題は基本中の基本。
流量と揚程が与えられるので、そこからhpを求める。

よく出てくる流量の単位がgpm(gallon/per/minutes)。時間あたり何ガロンか。
これに約0.134をかけてft^3/minに換算する。
続いて密度lb/ft^3をかけてlb/minに換算。
揚程[ft]をかけると、分[min.]あたりの仕事の単位となり[ft・lbf/min]となる。
これを33,000(=550[lbf・ft/sec] * 60 [sec/min])で割ると、hpが求められる、と。

この基本を押さえておけば、変な係数に惑わされることはなさそう。

なお、ここからkWhの電気代をもとに年間の電力費を求めよ、という問題につながるのだが、ここでまた[W]系単位に換算することになる。SI単位に統一していただけないものか…

海外のプロジェクトで仕事をしていたとき、今思い出すと、アメリカの企業の1つが頑にUS unitで計算書を提出してきた。SI unitで!という仕様書だったにも関わらず。

「社内のプログラムがUS unitでしか使えないんだ」という理由だった。

長い歴史があるので、難しいんだろうな、と。

おわりに

SI単位系だと、[kg]*重力加速度g[m/s2]でニュートン[N]単位、これを1[s]に1[m]持ち上げると、[N]*[m]/[s]=[J/sec]=[W]になる。こっちで10年以上やってきたので、hpはとってもとっつきにくいのだが、試験に出るとなると必死に勉強するもの。

この記事を書きながら頭も整理できた。馴染みのない単位系を使う試験の勉強はしんどいけど学びも多い。世界で活躍できるエンジニアを目指すにあたって、このくらいはできないと、と思った今日この頃。

関連記事

HOME

Related Posts

   
   

Category



Yo
30代エンジニア。日々の生活や読書、仕事や海外での経験から学んだことをまとめるブログ。
好きなものはApple製品、コーヒー、革製品、デニム。旅とカメラも。Less is More.な生活に憧れる。
Profile詳細

© Yo 2017-2020