JPS6143644B2 - - Google Patents
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- JPS6143644B2 JPS6143644B2 JP6954180A JP6954180A JPS6143644B2 JP S6143644 B2 JPS6143644 B2 JP S6143644B2 JP 6954180 A JP6954180 A JP 6954180A JP 6954180 A JP6954180 A JP 6954180A JP S6143644 B2 JPS6143644 B2 JP S6143644B2
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- pipe
- gas
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- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 30
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 8
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 6
- 230000032258 transport Effects 0.000 claims 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/74—Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、微粉炭やセメント等の粉体あるいは
粒状物を空気流に乗せて輸送する輸送方式におい
て、輸送管路内を流れる粉粒物の流量を測定する
装置に関する。
粒状物を空気流に乗せて輸送する輸送方式におい
て、輸送管路内を流れる粉粒物の流量を測定する
装置に関する。
従来、上述の如き輸送方式において被輸送物
（粉体あるいは粒状物）の流量を測定するには第
１図に示すターゲツト式流量計を管路の途中に設
けて行なつている。このターゲツト式流量計は、
流体の流れと対向するターゲツト１をアーム２で
支えて管路３の中心に位置させ、固体粒子（いわ
ゆる粉粒物）のターゲツト１への衝突によつて生
じるアーム２の撓みをストレンゲージ４で測定す
るものである。そして、このアーム２の撓み量か
らターゲツト１に加わる荷重を測定し、更にこの
荷重から流量を算出するものである。つまり、荷
重Ｆは、 Ｆ＝π／４d2・ＣD・γａ／２ｇVa2 ＋ＧＳ／ｇＶS（１＋ＵＳ／ＶＳ）＜Kg＞ …(1) ここで、 ＣD：抗力係数 Va：気体の速度 ｄ：ターゲツト円板外径 γａ：気体の比重量 ＧS：粉体の重量流量 ＶS：粉体速度 ＵS：粉体の円板面反発速度である。
（粉体あるいは粒状物）の流量を測定するには第
１図に示すターゲツト式流量計を管路の途中に設
けて行なつている。このターゲツト式流量計は、
流体の流れと対向するターゲツト１をアーム２で
支えて管路３の中心に位置させ、固体粒子（いわ
ゆる粉粒物）のターゲツト１への衝突によつて生
じるアーム２の撓みをストレンゲージ４で測定す
るものである。そして、このアーム２の撓み量か
らターゲツト１に加わる荷重を測定し、更にこの
荷重から流量を算出するものである。つまり、荷
重Ｆは、 Ｆ＝π／４d2・ＣD・γａ／２ｇVa2 ＋ＧＳ／ｇＶS（１＋ＵＳ／ＶＳ）＜Kg＞ …(1) ここで、 ＣD：抗力係数 Va：気体の速度 ｄ：ターゲツト円板外径 γａ：気体の比重量 ＧS：粉体の重量流量 ＶS：粉体速度 ＵS：粉体の円板面反発速度である。
で表わされることから、これに補正係数をかけて
流量が求まる。
流量が求まる。
しかし、従来のターゲツト式流量計は直管部に
装備されているため、粉粒濃度並びに気流の速度
分布の影響を受けて精度を低下させていた。
装備されているため、粉粒濃度並びに気流の速度
分布の影響を受けて精度を低下させていた。
これは、一般に、固体と気体との固気二相流に
おいては粒子の径及び質量が大きいものほど管壁
近傍を流れる一方径および質量が小さいものほど
管中央を流れるような不均一な濃度分布となるた
め（第２図ａ参照：Ｂで示す）、中央に位置する
ターゲツト１では固体粒子流量に大きく寄与する
管壁近傍部（管断面周辺部）の固体粒子流量が測
定できず、計測誤差が極めて大きい。即ち、粒子
の低濃度のもののみがターゲツト１に当り、しか
もこの部分の気体速度に比べて約60％程度の遅い
粒子速度で衝突することになるからである。
おいては粒子の径及び質量が大きいものほど管壁
近傍を流れる一方径および質量が小さいものほど
管中央を流れるような不均一な濃度分布となるた
め（第２図ａ参照：Ｂで示す）、中央に位置する
ターゲツト１では固体粒子流量に大きく寄与する
管壁近傍部（管断面周辺部）の固体粒子流量が測
定できず、計測誤差が極めて大きい。即ち、粒子
の低濃度のもののみがターゲツト１に当り、しか
もこの部分の気体速度に比べて約60％程度の遅い
粒子速度で衝突することになるからである。
また、ターゲツト流量計の上流側に長い直管部
を設けても、尚管中心部と管壁近傍とでは気体の
速度分布に20％以上の速度差が依然として生じて
中央部分の気体速度が速くなつているため（第２
図ａ参照：Ａで示す）、この気体力の影響を高め
ている。加えて、ターゲツト１で管断面を塞いで
いるため、ターゲツト１の外周部では気体速度が
増加する（第２図ｂ参照：Ｃは気体速度の推移、
Ｄは固体粒子速度の推移を示す）。この気体速度
の増加は累乗的（２乗）に気体力の増加となるこ
とからターゲツト１に与える影響が大きくなる。
したがつて、ターゲツト荷重に関与する粒子の衝
突力と気体力とは固気の濃度によつて異なるもの
といえる。特に固体粒子流量と気体流量との比が
1.0以下の場合には気体力が粒子衝突力を上回る
ことがあり、前述の気体速度の増加並びに濃度分
布の不均一は測定の信頼性を損うものとなる。ま
た、ターゲツト１の近くの気体の流量測定が簡単
にできず、ターゲツトの荷重に関して気体力、固
体粒子速度の補正ができない不具合がある。
を設けても、尚管中心部と管壁近傍とでは気体の
速度分布に20％以上の速度差が依然として生じて
中央部分の気体速度が速くなつているため（第２
図ａ参照：Ａで示す）、この気体力の影響を高め
ている。加えて、ターゲツト１で管断面を塞いで
いるため、ターゲツト１の外周部では気体速度が
増加する（第２図ｂ参照：Ｃは気体速度の推移、
Ｄは固体粒子速度の推移を示す）。この気体速度
の増加は累乗的（２乗）に気体力の増加となるこ
とからターゲツト１に与える影響が大きくなる。
したがつて、ターゲツト荷重に関与する粒子の衝
突力と気体力とは固気の濃度によつて異なるもの
といえる。特に固体粒子流量と気体流量との比が
1.0以下の場合には気体力が粒子衝突力を上回る
ことがあり、前述の気体速度の増加並びに濃度分
布の不均一は測定の信頼性を損うものとなる。ま
た、ターゲツト１の近くの気体の流量測定が簡単
にできず、ターゲツトの荷重に関して気体力、固
体粒子速度の補正ができない不具合がある。
本発明は、従来のターゲツト式流量計を用いて
もなおかつ固体粒子の流量を精度良く測定し得る
流量測定装置を提供することを目的とする。
もなおかつ固体粒子の流量を精度良く測定し得る
流量測定装置を提供することを目的とする。
斯かる目的を達成する本発明の構成は、粉体や
粒子等の固体粒子を気流に乗せて輸送する管路
に、上流側より直管、絞り管、断面一様な喉管、
拡大管および直管を夫々接続連通させたものを挿
入すると共に前記拡大管部又はその下流直後にタ
ーゲツト式流量計を配設したことを特徴とする。
粒子等の固体粒子を気流に乗せて輸送する管路
に、上流側より直管、絞り管、断面一様な喉管、
拡大管および直管を夫々接続連通させたものを挿
入すると共に前記拡大管部又はその下流直後にタ
ーゲツト式流量計を配設したことを特徴とする。
以下本発明の構成を図面に示す一実施例に基づ
いて詳細に説明する。
いて詳細に説明する。
第３図は本発明の一実施例を示す配管図であ
る。該図において、１１は直管部、１２は絞り管
部、１３は断面一様な喉部、１４は拡大管部、１
５は断面一様な直管部であり、矢印方向に流れる
固気二相流（気流と固体粒子流）を絞つて加速し
た後に開放するような流路を形成している。そし
て、前記拡大管部１４あるいは下流の直管部１５
にはターゲツト１６が拡大管部１４内に同心状に
位置するようにターゲツト式流量計が設置されて
いる。また、前記喉部１３と拡大管部１４には圧
力取出孔１９ａ，１９ｂが設けられ、該圧力取出
孔１９ａ，１９ｂからの出力は差圧測定器２０に
導かれる。更にこの差圧測定器２０の出力と前記
ターゲツト式流量計の荷重検出器１８の出力とは
演算器２１に入力されるように設けられている。
る。該図において、１１は直管部、１２は絞り管
部、１３は断面一様な喉部、１４は拡大管部、１
５は断面一様な直管部であり、矢印方向に流れる
固気二相流（気流と固体粒子流）を絞つて加速し
た後に開放するような流路を形成している。そし
て、前記拡大管部１４あるいは下流の直管部１５
にはターゲツト１６が拡大管部１４内に同心状に
位置するようにターゲツト式流量計が設置されて
いる。また、前記喉部１３と拡大管部１４には圧
力取出孔１９ａ，１９ｂが設けられ、該圧力取出
孔１９ａ，１９ｂからの出力は差圧測定器２０に
導かれる。更にこの差圧測定器２０の出力と前記
ターゲツト式流量計の荷重検出器１８の出力とは
演算器２１に入力されるように設けられている。
したがつて、この管路における固定二相流の流
動は第４図ａ，ｂに示すような推移を示す。該図
において、A1′〜A4′はターゲツト上流における気
体速度分布の推移を、B′は固体粒子の初期（上流
直管部１１における）速度分布を、C′は気体速
度の推移を、D′は粒子速度の推移を夫々示す。
つまり、直管部１１の管壁近傍の高濃度の固体粒
子Ｌは、絞り管部１２において加速され、その慣
性力のために喉部１３においても気体の流れ方向
より若干管中心の方向に流れ、濃度が均一化する
傾向となる。加えて、高濃度固体粒子Ｌと低濃度
固体粒子Ｓとは共に喉部１３で気体によつて更に
加速され、喉部１３の出口部分における粒子速度
を拡大管１４の中においても保有慣性力のために
低下させることなくほぼ維持しつつターゲツト１
６に衝突する。また、固体粒子は、絞り管部１２
において生じた管中心に向かう慣性力の影響を受
けつつ喉部１３から流れ出るのでほとんど拡がる
ことなくターゲツト１６に衝突する。他方、気体
は拡大管部１４においてその流れが拡がり速度は
遅くなる。このため、ターゲツト１６の荷重に関
与する粒子の衝突力が気体力に比べ大幅に増大
し、粒子の流量測定には好都合となる。第４図ｂ
に示すように、喉部１３までは固体粒子速度を上
回つている気体速度も拡管部１４において降下す
るが、固体粒子速度は慣性力のために喉部１３で
の速度を維持するのでターゲツト１６部分におい
ては気体速度を上回つてしまうことになるからで
ある。
動は第４図ａ，ｂに示すような推移を示す。該図
において、A1′〜A4′はターゲツト上流における気
体速度分布の推移を、B′は固体粒子の初期（上流
直管部１１における）速度分布を、C′は気体速
度の推移を、D′は粒子速度の推移を夫々示す。
つまり、直管部１１の管壁近傍の高濃度の固体粒
子Ｌは、絞り管部１２において加速され、その慣
性力のために喉部１３においても気体の流れ方向
より若干管中心の方向に流れ、濃度が均一化する
傾向となる。加えて、高濃度固体粒子Ｌと低濃度
固体粒子Ｓとは共に喉部１３で気体によつて更に
加速され、喉部１３の出口部分における粒子速度
を拡大管１４の中においても保有慣性力のために
低下させることなくほぼ維持しつつターゲツト１
６に衝突する。また、固体粒子は、絞り管部１２
において生じた管中心に向かう慣性力の影響を受
けつつ喉部１３から流れ出るのでほとんど拡がる
ことなくターゲツト１６に衝突する。他方、気体
は拡大管部１４においてその流れが拡がり速度は
遅くなる。このため、ターゲツト１６の荷重に関
与する粒子の衝突力が気体力に比べ大幅に増大
し、粒子の流量測定には好都合となる。第４図ｂ
に示すように、喉部１３までは固体粒子速度を上
回つている気体速度も拡管部１４において降下す
るが、固体粒子速度は慣性力のために喉部１３で
の速度を維持するのでターゲツト１６部分におい
ては気体速度を上回つてしまうことになるからで
ある。
そこで、前記ターゲツト式流量計の検出器１８
の出力と差圧測定器２０の出力とを演算器２１に
入力して、予め実験的に求められている粒子速度
と気体速度との比を基に次の(2)式の演算を行なわ
せて固体粒子流量ＧSを出力させる。尚、圧力取
出孔１９ａ，１９ｂの差圧は、粒子と気体の体積
比が極めて小さく通常粒子が１％以下であるので
ほぼ気体流量に比例する。
の出力と差圧測定器２０の出力とを演算器２１に
入力して、予め実験的に求められている粒子速度
と気体速度との比を基に次の(2)式の演算を行なわ
せて固体粒子流量ＧSを出力させる。尚、圧力取
出孔１９ａ，１９ｂの差圧は、粒子と気体の体積
比が極めて小さく通常粒子が１％以下であるので
ほぼ気体流量に比例する。
ＧS＝√Ｋ３／Ｋ２（Ｆ／ΔＰａ−K1）＜Kg／ｓ
＞…(2) ここで、 ΔPa：差圧、 K1：π／４d2CD／η（１−qd2）、 K2：φ√８／√（１−2）、 ｄ：喉部の内径、 ＣD：ターゲツトの抗力係数、 η：拡大管係数、 qd：喉部断面積／拡大管断面積（圧力取出孔位
置）、 φ：粒子速度／気体速度、 K3：γａ（気体の比重量）、 Ｆ：ターゲツト荷重 である。
＞…(2) ここで、 ΔPa：差圧、 K1：π／４d2CD／η（１−qd2）、 K2：φ√８／√（１−2）、 ｄ：喉部の内径、 ＣD：ターゲツトの抗力係数、 η：拡大管係数、 qd：喉部断面積／拡大管断面積（圧力取出孔位
置）、 φ：粒子速度／気体速度、 K3：γａ（気体の比重量）、 Ｆ：ターゲツト荷重 である。
以上のように本発明は、絞り管で固体粒子を管
中心部に集めながら喉部で気体速度を早めて固体
粒子を加速し、その慣性力によつて固体粒子の拡
散を防いで粒子のほぼ全量がターゲツトに衝突す
るようにする一方、拡大管によつて気体速度だけ
を小さくして固体粒子速度を気体速度より上回ら
せた状態でターゲツトに衝突させるようにしたの
で、ターゲツト式流量計で被輸送物である粒子の
ほぼ全流量の荷重を測定できると共にその測定荷
重も固体粒子に比べて低速度にし、気体力の影響
を排して固体粒子の衝突力に因るものとできる。
依つて、ターゲツト荷重の測定精度を向上させ得
る。また、絞り管を設けて上流の速度分布の影響
を受けにくくしているので上流の直管の長さを短
縮できる。
中心部に集めながら喉部で気体速度を早めて固体
粒子を加速し、その慣性力によつて固体粒子の拡
散を防いで粒子のほぼ全量がターゲツトに衝突す
るようにする一方、拡大管によつて気体速度だけ
を小さくして固体粒子速度を気体速度より上回ら
せた状態でターゲツトに衝突させるようにしたの
で、ターゲツト式流量計で被輸送物である粒子の
ほぼ全流量の荷重を測定できると共にその測定荷
重も固体粒子に比べて低速度にし、気体力の影響
を排して固体粒子の衝突力に因るものとできる。
依つて、ターゲツト荷重の測定精度を向上させ得
る。また、絞り管を設けて上流の速度分布の影響
を受けにくくしているので上流の直管の長さを短
縮できる。
第１図は従来のターゲツト式流量計を示す中央
縦断面図、第２図ａは同流量計を配備した管路に
おける気体の速度分布と固体粒子の濃度分布を示
す説明図、第２図ｂは同じく気体と固体粒子の速
度推移を示す説明図である。第３図は本発明の流
量測定装置を示す中央縦断面図、第４図ａは同流
量測定装置における気体の速度分布と固体粒子の
濃度分布を示す説明図、第４図ｂは同じく気体と
固体粒子の速度推移を示す説明図である。 図面中、１１は直管部（直管）、１２は絞り管
（絞り管）、１３は喉部（喉管）、１４は拡大管部
（拡大管）、１５は直管部（直管）、１６はターゲ
ツト式流量計のターゲツトである。
縦断面図、第２図ａは同流量計を配備した管路に
おける気体の速度分布と固体粒子の濃度分布を示
す説明図、第２図ｂは同じく気体と固体粒子の速
度推移を示す説明図である。第３図は本発明の流
量測定装置を示す中央縦断面図、第４図ａは同流
量測定装置における気体の速度分布と固体粒子の
濃度分布を示す説明図、第４図ｂは同じく気体と
固体粒子の速度推移を示す説明図である。 図面中、１１は直管部（直管）、１２は絞り管
（絞り管）、１３は喉部（喉管）、１４は拡大管部
（拡大管）、１５は直管部（直管）、１６はターゲ
ツト式流量計のターゲツトである。
Claims (1)
- １ 粉体や粒子等の固体粒子を気流に乗せて輸送
する管路に、上流側より直管、絞り管、断面一様
な喉管、拡大管および直管を夫々接続連通させた
ものを挿入すると共に前記拡大管部又はその下流
直後にターゲツト式流量計を配設したことを特徴
とする流量測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6954180A JPS56166417A (en) | 1980-05-27 | 1980-05-27 | Measuring device of flow rate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6954180A JPS56166417A (en) | 1980-05-27 | 1980-05-27 | Measuring device of flow rate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56166417A JPS56166417A (en) | 1981-12-21 |
| JPS6143644B2 true JPS6143644B2 (ja) | 1986-09-29 |
Family
ID=13405675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6954180A Granted JPS56166417A (en) | 1980-05-27 | 1980-05-27 | Measuring device of flow rate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56166417A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5035146A (en) * | 1990-06-28 | 1991-07-30 | Texaco Inc. | Method and apparatus for determining steam quality and/or flow rate from impact force and flow restriction data |
| JP2003057200A (ja) * | 2001-08-20 | 2003-02-26 | Kansai Ootomeishiyon Kk | 粉粒体の濃度計測装置 |
-
1980
- 1980-05-27 JP JP6954180A patent/JPS56166417A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56166417A (en) | 1981-12-21 |
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