JP2013167453A - Viscosity measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、管路を流れる流体の粘度を連続的に測定する粘度測定装置に関するものである。 The present invention relates to a viscosity measuring apparatus that continuously measures the viscosity of a fluid flowing through a pipe line.
管路を流れる樹脂、油脂、溶液、塗料、食料品等のプロセス流体の粘度をオンラインで連続的に測定する粘度測定装置として、細管式粘度計が実用化されている。図4は、従来の粘度測定装置の構成例を示す機能ブロック図である。 A capillary viscometer has been put to practical use as a viscosity measuring device for continuously measuring the viscosity of a process fluid such as resin, oil, fat, solution, paint, foodstuff and the like flowing through a pipeline. FIG. 4 is a functional block diagram showing a configuration example of a conventional viscosity measuring apparatus.
流体Lが矢印方向に流れる管路10に差圧計20が接続され、導圧管21を介して導かれる上流側圧力と、導圧管22を介して導かれる下流側圧力との圧力損失を測定し、その値ΔPに基づいて粘度演算手段30により粘度μが演算される。演算のアルゴリズムは、例えばハーゲンポアズイユ(Hagen-Poiseuille)の式等が知られている。
A differential pressure gauge 20 is connected to the
従来装置では、流体Lの流れに影響を与えないように導圧管21,22の太さを細くすると、粘度の高い流体Lが導圧管21,」22内で詰まってしまう場合があり、導圧管の詰まりを監視して対応するというメンテナンスが必要となり、管理が煩雑になる。
In the conventional apparatus, if the thickness of the
本発明の目的は、メンテナンスの容易な粘度測定装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a viscosity measuring apparatus that is easy to maintain.
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
(1)管路を流れる流体の粘度を連続的に測定する粘度測定装置において、
前記管路に接続され、前記流体の流速分布を測定する流速分布測定手段と、
前記管路に接続され、前記流体の質量流量を測定する質量流量測定手段と、
前記流量分布から算出される前記流体のレイノルズ数と、前記質量流量の測定値に基づき、前記流体の粘度を算出する粘度演算手段と、
を備えることを特徴とする粘度測定装置。
In order to achieve such a subject, the present invention has the following configuration.
(1) In a viscosity measuring device that continuously measures the viscosity of a fluid flowing through a pipeline,
A flow velocity distribution measuring unit connected to the pipe and measuring the flow velocity distribution of the fluid;
A mass flow rate measuring means connected to the conduit for measuring the mass flow rate of the fluid;
Viscosity calculating means for calculating the viscosity of the fluid based on the Reynolds number of the fluid calculated from the flow rate distribution and the measured value of the mass flow rate;
A viscosity measuring device comprising:
(2)前記流速分布測定手段は、反射相関法を用いた超音波流量計であることを特徴とする(1)に記載の粘度測定装置。 (2) The viscosity measuring apparatus according to (1), wherein the flow velocity distribution measuring means is an ultrasonic flowmeter using a reflection correlation method.
(3)前記流速分布測定手段は、パルスドップラー法を用いた超音波流量計であることを特徴とする(1)に記載の粘度測定装置。 (3) The viscosity measuring apparatus according to (1), wherein the flow velocity distribution measuring means is an ultrasonic flowmeter using a pulse Doppler method.
(4)前記質量流量測定手段は、コリオリ式質量流量計であることを特徴とする(1)に記載の粘度測定装置。 (4) The viscosity measuring device according to (1), wherein the mass flow rate measuring means is a Coriolis type mass flow meter.
(5)前記流速分布測定手段は前記管路の上流側に接続され、前記質量流量測定手段は前記管路の下流側に接続されていることを特徴とする(1)に記載の粘度測定装置。 (5) The viscosity measuring apparatus according to (1), wherein the flow velocity distribution measuring unit is connected to an upstream side of the pipe, and the mass flow rate measuring unit is connected to a downstream side of the pipe. .
本発明によれば、流速分布測定手段である超音波流量計及び質量流量測定手段であるコリオリ式質量流量計は、通常管路に対し圧力損失が無く突起等も無いため、高粘度の流体であっても詰まりの発生無しに流体の粘度を安定して測定することが可能となる。 According to the present invention, the ultrasonic flowmeter that is the flow velocity distribution measuring means and the Coriolis mass flowmeter that is the mass flow measuring means normally have no pressure loss and no protrusions on the pipeline, so Even in such a case, the viscosity of the fluid can be stably measured without clogging.
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図1は、本発明を適用した粘度測定装置の一実施例を示すハードウェア構成図である。図4で説明した従来構成と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a hardware configuration diagram showing an embodiment of a viscosity measuring apparatus to which the present invention is applied. The same elements as those in the conventional configuration described with reference to FIG.
管路10の上流側には、流速分布測定手段100が接続されている。この流速分布測定手段100としては、反射相関法を用いて流速分布が測定できる周知の超音波流量計を利用することができる。反射相関法に関しては、特許文献1に技術開示がある。
A flow velocity distribution measuring means 100 is connected to the upstream side of the
管路10の下流側には、質量流量測定手段200が接続されている。この質量流量測定手段200としては、周知のコリオリ式質量流量計を利用することができる。コリオリ式質量流量計に関しては、特許文献2に技術開示がある。
A mass flow rate measuring means 200 is connected to the downstream side of the
粘度演算手段300は、流速分布測定手段100で演算されて出力される流体のレイノルズ数Re及び質量流量測定手段200から出力される流体の質量流量ρVDを取得し、粘度μを演算して外部出力する。 The viscosity calculating means 300 acquires the fluid Reynolds number Re calculated by the flow velocity distribution measuring means 100 and the fluid mass flow rate ρVD output from the mass flow measuring means 200, calculates the viscosity μ, and outputs it externally. To do.
図2は、本発明を適用した粘度測定装置の動作を説明する機能ブロック図である。反射相関法を用いた超音波流量計で実現される流速分布測定手段100は、流速分布測定回路101により流速分布V(a)を算出する。レイノルズ数演算回路102は、この流速分布V(a)よりレイノズル数Reを算出して粘度演算手段300に渡す。
FIG. 2 is a functional block diagram for explaining the operation of the viscosity measuring apparatus to which the present invention is applied. The flow velocity distribution measuring means 100 realized by the ultrasonic flowmeter using the reflection correlation method calculates the flow velocity distribution V (a) by the flow velocity
図3は、流速分布の測定例を示す特性図である。管路10の中心軸の座標を0、内直径をDとした場合の流速分布は、充分発達した乱流に対し、図3に示すような流速分布特性V(a)が得られる。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a measurement example of the flow velocity distribution. When the coordinate of the central axis of the
この流速分布V(a)は、式(1)に示すレイノルズ数Reの関数であり、レイノルズ数演算回路102により、誤差が最小となるように測定した流体の流速分布からレイノズル数Reを求めることができる。
This flow velocity distribution V (a) is a function of the Reynolds number Re shown in Equation (1), and the Reynolds number
ここで、V(a):流速分布
a:管路内の位置(中心軸を0とする)
Re:レイノルズ数
V0:中心の流速
である。
Where V (a): Flow velocity distribution
a: Position in the pipeline (center axis is 0)
Re: Reynolds number
V0: Center flow velocity.
図2に戻り、コリオリ式質量流量計で実現される質量流量測定手段200は、質量重量演算回路201で流体の質量流量ρVDを演算して粘度演算手段300に渡す。粘度演算手段300は、入力されるレイノルズ数Reと質量流量ρVDに基づいて粘度μを演算して外部機器である表示手段400に出力する。
Returning to FIG. 2, the mass flow rate measuring means 200 realized by the Coriolis type mass flow meter calculates the mass flow rate ρVD of the fluid by the mass
レイノルズ数Reと質量流量ρVDと粘度μの関係は、周知の式(2)で定義される。
Re= ρVD/μ 式(2)
従って、粘度演算手段300は、式(2)に基づいて粘度μを演算することができる。
The relationship between the Reynolds number Re, the mass flow rate ρVD, and the viscosity μ is defined by a well-known formula (2).
Re = ρVD / μ equation (2)
Therefore, the viscosity calculating means 300 can calculate the viscosity μ based on the equation (2).
実施例では、流速分布測定手段100として、反射相関法による超音波流量計を例示したが、パルスドップラー方式を用いた超音波流量計により流速分布を求める手法も可能である。 In the embodiment, an ultrasonic flowmeter by the reflection correlation method is exemplified as the flow velocity distribution measuring unit 100, but a method of obtaining the flow velocity distribution by an ultrasonic flowmeter using a pulse Doppler method is also possible.
10 管路
100 流速分布測定手段
101 流速分布測定回路
102 レイノルズ数演算回路
200 質量流量測定手段
201 質量流量演算回路
300 粘度演算手段
400 表示手段
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記管路に接続され、前記流体の流速分布を測定する流速分布測定手段と、
前記管路に接続され、前記流体の質量流量を測定する質量流量測定手段と、
前記流量分布から算出される前記流体のレイノルズ数と、前記質量流量の測定値に基づき、前記流体の粘度を算出する粘度演算手段と、
を備えることを特徴とする粘度測定装置。 In a viscosity measuring device that continuously measures the viscosity of a fluid flowing through a pipeline,
A flow velocity distribution measuring unit connected to the pipe and measuring the flow velocity distribution of the fluid;
A mass flow rate measuring means connected to the conduit for measuring the mass flow rate of the fluid;
Viscosity calculating means for calculating the viscosity of the fluid based on the Reynolds number of the fluid calculated from the flow rate distribution and the measured value of the mass flow rate;
A viscosity measuring device comprising:
Priority Applications (1)
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