流量と流速
流量 Q は 1 秒あたりに通過する体積、流速 v は流体の速さです。両者は管の断面積 A で結ばれます：
Q = A × v、内径 d の管では A = π × d² ÷ 4。
内径 25 mm の管に 30 L/min (0.0005 m³/s)：A = π × 0.025² ÷ 4 = 0.000491 m² なので、v = 0.0005 ÷ 0.000491 = 1.02 m/s。管径を半分にすると流速は 4 倍になります。
層流か乱流か
レイノルズ数 Re = ρ × v × d ÷ µ で判定します。約 2,300 未満では層流で滑らか、約 4,000 超では乱流、その間は遷移域です。水（ρ = 1,000 kg/m³、µ = 1 mPa·s）が 25 mm 管を 1.02 m/s で流れると、Re = 1,000 × 1.02 × 0.025 ÷ 0.001 = 25,500 で完全な乱流です。実用上の水の流れはほぼすべて乱流です。
圧力損失
管壁との摩擦で、管に沿って圧力が失われます。ダルシー・ワイスバッハ式で損失を求めます：
Δp = f × (L ÷ d) × ρ × v² ÷ 2
f は摩擦係数で、層流では 64 ÷ Re、乱流では Re と管壁の粗さ（PVC と銅 0.0015 mm、鋼 0.045 mm、鋳鉄 0.26 mm）に依存する Colebrook 式の値です。上の例を長さ 20 m の PVC 管で計算すると、f ≈ 0.025、Δp = 0.025 × (20 ÷ 0.025) × 1,000 × 1.02² ÷ 2 ≈ 10,400 Pa、約 0.1 bar、水頭 1.06 m です。エルボ、バルブ、継手の損失はこれに加わり、ふつう相当管長として数えます。
管径の選び方
給水管はふつう 1 から 2 m/s で設計します。遅いと管のコストがかさみ、速いと騒音、継手の浸食、過大な圧力損失が生じます。吸込み管はキャビテーションを避けるため 1 m/s 未満にします。圧力損失は流速の 2 乗で増えるので、管径を 1 サイズ上げると損失が 3 分の 2 減ることがよくあります。
計算ツール
配管の流れの計算は、流量、管径、長さ、管材から流速、レイノルズ数、摩擦係数、圧力損失を求めます。レイノルズ数の計算は、任意の流体について流れの状態だけを判定します。