JP3222211B2 - 定量的二相流発生方法 - Google Patents
定量的二相流発生方法Info
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- JP3222211B2 JP3222211B2 JP22277392A JP22277392A JP3222211B2 JP 3222211 B2 JP3222211 B2 JP 3222211B2 JP 22277392 A JP22277392 A JP 22277392A JP 22277392 A JP22277392 A JP 22277392A JP 3222211 B2 JP3222211 B2 JP 3222211B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、任意の気相及び液相の
割合、換言すれば任意の乾き度乃至ボイド率の二相流を
発生させる方法に関する。
割合、換言すれば任意の乾き度乃至ボイド率の二相流を
発生させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、冷凍回路の低圧側配管に液冷媒
が蒸発し切れないでフラッシュ状態（気液の混在した二
相流状態）で戻ってくると、これをそのままコンプレッ
サへ導くことはできないので、一旦アキュムレータへ導
入し、ここで気液を分けて気相をコンプレッサへ導くよ
うにする。この場合、戻ってきたフラッシュ状態流がア
キュムレータによる気液分離能力内のものかどうかが問
題となる。
が蒸発し切れないでフラッシュ状態（気液の混在した二
相流状態）で戻ってくると、これをそのままコンプレッ
サへ導くことはできないので、一旦アキュムレータへ導
入し、ここで気液を分けて気相をコンプレッサへ導くよ
うにする。この場合、戻ってきたフラッシュ状態流がア
キュムレータによる気液分離能力内のものかどうかが問
題となる。
【０００３】そのため、かかるフラッシュ状態流を別途
意図的に発生させ、アキュムレータによる気液分離がう
まく行われるか否かをシュミレーションすることが要求
される。また、流体がフラッシュ状態で流れる配管にお
ける各部品の材質（圧損、抵抗等）を測定するために
も、予想されるフラッシュ状態流を意図的に発生させ、
それでもって配管部品の特性を測定することが必要とな
る。
意図的に発生させ、アキュムレータによる気液分離がう
まく行われるか否かをシュミレーションすることが要求
される。また、流体がフラッシュ状態で流れる配管にお
ける各部品の材質（圧損、抵抗等）を測定するために
も、予想されるフラッシュ状態流を意図的に発生させ、
それでもって配管部品の特性を測定することが必要とな
る。
【０００４】また、冷凍回路で蒸発器に入る冷媒の乾き
度を変えようとする場合、所望乾き度の二相冷媒流を発
生させることが要求される。また、冷凍回路の容量制御
の一方法として、所望乾き度の二相冷媒流を発生させる
ことが要求されることがある。このように、流体を扱う
分野においては、所望の二相流を発生させることが要求
されることが多々ある。
度を変えようとする場合、所望乾き度の二相冷媒流を発
生させることが要求される。また、冷凍回路の容量制御
の一方法として、所望乾き度の二相冷媒流を発生させる
ことが要求されることがある。このように、流体を扱う
分野においては、所望の二相流を発生させることが要求
されることが多々ある。
【０００５】このような要望に応じ、従来、気液二相流
の流体を定量的に発生させる場合、代表的には、完全な
液相の流路及び完全な気相の流路とを別々に準備し、そ
れらを流れる流体の流量を制御し、その後、二つの流体
を混合することにより任意の二相流を発生させていた。
この他、絞りが可変の膨張弁と精密なボイド率計（光フ
ァイバー方式や点接触電極方式のもの）とを組み合わ
せ、ボイド率を測定しながら目的とするボイド率になる
ように膨張弁を制御する方法もあった。
の流体を定量的に発生させる場合、代表的には、完全な
液相の流路及び完全な気相の流路とを別々に準備し、そ
れらを流れる流体の流量を制御し、その後、二つの流体
を混合することにより任意の二相流を発生させていた。
この他、絞りが可変の膨張弁と精密なボイド率計（光フ
ァイバー方式や点接触電極方式のもの）とを組み合わ
せ、ボイド率を測定しながら目的とするボイド率になる
ように膨張弁を制御する方法もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液相流
路と気相流路を別々に準備し、各流路における流体流量
を制御する方法では、液相流路と気相流路とその混合流
路をそれぞれ準備しなければならないうえ、正確に所望
の二相流を発生させるための、各流路における流量制御
が困難であった。
路と気相流路を別々に準備し、各流路における流体流量
を制御する方法では、液相流路と気相流路とその混合流
路をそれぞれ準備しなければならないうえ、正確に所望
の二相流を発生させるための、各流路における流量制御
が困難であった。
【０００７】また、絞り可変の膨張弁とボイド率計の組
合せを採用する方法では、ボイド率計が高価なため、コ
スト高についた。そこで本発明は、一つの原流体から任
意の所望の乾き度（或いはボイド率）の二相流体を容
易、正確に発生させることができ、ボイド率計を使用す
る従来方法に比べると安価に済む定量的二相流発生方法
を提供することを課題とする。
合せを採用する方法では、ボイド率計が高価なため、コ
スト高についた。そこで本発明は、一つの原流体から任
意の所望の乾き度（或いはボイド率）の二相流体を容
易、正確に発生させることができ、ボイド率計を使用す
る従来方法に比べると安価に済む定量的二相流発生方法
を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明に係る二相流発生方法は、管路の一部に該管路に流れ
る流体を加熱する熱注入部を設け、前記管路に目的とす
る二相流発生の元になる原流体を流入させること、前記
原流体の圧力及び温度を測定すること、前記圧力下にお
ける該原流体の飽和液状態からの全蒸発潜熱を求めるこ
と、前記原流体の状態と、目的とする二相流の乾き度
と、前記全蒸発潜熱とに基づいて目的とする二相流を得
るに要する前記熱注入部における必要加熱出力を求める
こと、該求めた加熱出力に基づき前記熱注入部において
原流体を加熱すること、を含むことを特徴とする。
明に係る二相流発生方法は、管路の一部に該管路に流れ
る流体を加熱する熱注入部を設け、前記管路に目的とす
る二相流発生の元になる原流体を流入させること、前記
原流体の圧力及び温度を測定すること、前記圧力下にお
ける該原流体の飽和液状態からの全蒸発潜熱を求めるこ
と、前記原流体の状態と、目的とする二相流の乾き度
と、前記全蒸発潜熱とに基づいて目的とする二相流を得
るに要する前記熱注入部における必要加熱出力を求める
こと、該求めた加熱出力に基づき前記熱注入部において
原流体を加熱すること、を含むことを特徴とする。
【０００９】前記原流体の状態としては、その原流体が
過冷却の状態、換言すれば、測定した圧力下において飽
和温度或いは飽和液の状態に達していない状態、飽和液
の状態、既に二相流の状態の３通りが考えられる。原流
体が過冷却状態のときは、その過冷却状態から前記圧力
下における飽和液とするに要する加熱出力と、該飽和液
の状態から目的とする二相流状態とするに要する加熱出
力とをそれぞれ求め、これら両者をもって熱注入部にお
ける必要加熱出力とする。
過冷却の状態、換言すれば、測定した圧力下において飽
和温度或いは飽和液の状態に達していない状態、飽和液
の状態、既に二相流の状態の３通りが考えられる。原流
体が過冷却状態のときは、その過冷却状態から前記圧力
下における飽和液とするに要する加熱出力と、該飽和液
の状態から目的とする二相流状態とするに要する加熱出
力とをそれぞれ求め、これら両者をもって熱注入部にお
ける必要加熱出力とする。
【００１０】この場合、前記過冷却状態から前記飽和液
とするに要する加熱出力は、例えば、前記熱注入部にお
いて原流体を加熱するとともに、該熱注入部の出口にお
ける流体温度を測定し、該出口温度が飽和液温度に達す
るときの加熱出力をもって求め、前記飽和液状態から目
的とする二相流状態とするに要する加熱出力は、前記全
蒸発潜熱及び前記目的とする二相流の乾き度に基づいて
求めることができる。
とするに要する加熱出力は、例えば、前記熱注入部にお
いて原流体を加熱するとともに、該熱注入部の出口にお
ける流体温度を測定し、該出口温度が飽和液温度に達す
るときの加熱出力をもって求め、前記飽和液状態から目
的とする二相流状態とするに要する加熱出力は、前記全
蒸発潜熱及び前記目的とする二相流の乾き度に基づいて
求めることができる。
【００１１】また、前記原流体が飽和液状態の場合、熱
注入部における必要加熱出力は、前記全蒸発潜熱及び前
記目的とする二相流の乾き度に基づいて求めることがで
きる。前記原流体が既に二相流状態のときは、例えば、
その乾き度を該二相流原流体を全て蒸発させるに要する
加熱出力と前記全蒸発潜熱の割合から求め、該求めた乾
き度と目的とする二相流の乾き度とに基づいて熱注入部
における必要加熱出力を求めることができる。
注入部における必要加熱出力は、前記全蒸発潜熱及び前
記目的とする二相流の乾き度に基づいて求めることがで
きる。前記原流体が既に二相流状態のときは、例えば、
その乾き度を該二相流原流体を全て蒸発させるに要する
加熱出力と前記全蒸発潜熱の割合から求め、該求めた乾
き度と目的とする二相流の乾き度とに基づいて熱注入部
における必要加熱出力を求めることができる。
【００１２】この場合、前記二相流原流体を前記熱注入
部において全て蒸発させるに要する該熱注入部の加熱出
力は、例えば、前記熱注入部において原流体を加熱する
とともに該熱注入部の出口における流体温度を測定し、
該出口温度が原流体に関する飽和温度より高くなり始め
るときの加熱出力をもって求めることができる。この場
合、前記熱注入部には、目的とする二相流を得るための
第１（主）熱注入部と、前記原流体を全て蒸発させるに
要する加熱出力を求めるための第２熱注入部とを含めて
もよい。
部において全て蒸発させるに要する該熱注入部の加熱出
力は、例えば、前記熱注入部において原流体を加熱する
とともに該熱注入部の出口における流体温度を測定し、
該出口温度が原流体に関する飽和温度より高くなり始め
るときの加熱出力をもって求めることができる。この場
合、前記熱注入部には、目的とする二相流を得るための
第１（主）熱注入部と、前記原流体を全て蒸発させるに
要する加熱出力を求めるための第２熱注入部とを含めて
もよい。
【００１３】なお、前記原流体が二相流の状態か否か
は、原流体を目視等にて観察できる手段を設けておい
て、これにより予め判断してもよいし、原流体の測定温
度が飽和温度であるとき、該原流体の乾き度を求めて、
それから判断してもよい。前記いずれの場合において
も、前記全蒸発潜熱は、原流体の前記測定圧力と、原流
体について予め定めた圧力−全蒸発潜熱エンタルピ関係
式と、原流体の流量とに基づいて求めることができる。
は、原流体を目視等にて観察できる手段を設けておい
て、これにより予め判断してもよいし、原流体の測定温
度が飽和温度であるとき、該原流体の乾き度を求めて、
それから判断してもよい。前記いずれの場合において
も、前記全蒸発潜熱は、原流体の前記測定圧力と、原流
体について予め定めた圧力−全蒸発潜熱エンタルピ関係
式と、原流体の流量とに基づいて求めることができる。
【００１４】また、原流体が飽和液状態のときや過冷却
状態のときは、前記全蒸発潜熱は、前記熱注入部におい
て前記原流体を流入時の状態から全て蒸発させるに要す
る場合の該熱注入部の加熱出力と、飽和液とする場合に
要する該熱注入部の加熱出力との差に基づいて求めるよ
うにし、前記原流体を流入時の状態から全て蒸発させる
に要する加熱出力は、前記熱注入部において原流体を加
熱するとともに該熱注入部の出口における流体温度を測
定し、該出口温度が原流体の前記測定圧力下の飽和温度
より高くなり始めるときの加熱出力をもって求めること
ができる。この場合、原流体が飽和液のときは、飽和液
とするに要する加熱出力は実質上零となる。
状態のときは、前記全蒸発潜熱は、前記熱注入部におい
て前記原流体を流入時の状態から全て蒸発させるに要す
る場合の該熱注入部の加熱出力と、飽和液とする場合に
要する該熱注入部の加熱出力との差に基づいて求めるよ
うにし、前記原流体を流入時の状態から全て蒸発させる
に要する加熱出力は、前記熱注入部において原流体を加
熱するとともに該熱注入部の出口における流体温度を測
定し、該出口温度が原流体の前記測定圧力下の飽和温度
より高くなり始めるときの加熱出力をもって求めること
ができる。この場合、原流体が飽和液のときは、飽和液
とするに要する加熱出力は実質上零となる。
【００１５】また、この場合、前記熱注入部には、目的
とする二相流を得るための主熱注入部と、前記原流体を
過冷却状態から前記飽和液とするに要する加熱出力を求
めるための顕熱測定用熱注入部と、前記原流体を過冷却
状態から全て蒸発させるに要する加熱出力を求めるため
の顕熱・潜熱測定用熱注入部とを含めてもよい。
とする二相流を得るための主熱注入部と、前記原流体を
過冷却状態から前記飽和液とするに要する加熱出力を求
めるための顕熱測定用熱注入部と、前記原流体を過冷却
状態から全て蒸発させるに要する加熱出力を求めるため
の顕熱・潜熱測定用熱注入部とを含めてもよい。
【００１６】
【作用】本発明の定量的二相流発生方法によると、目的
とする二相流を発生させるための管路に該二相流発生の
元に原流体が流入せしめられ、その圧力と温度が測定さ
れる。かかる圧力、温度等から判断される原流体の状態
（過冷却の状態、飽和液の状態、又は二相流の状態）
と、目的とする二相流の乾き度と、原流体の飽和液の状
態からの全蒸発潜熱とに基づいて目的とする二相流を得
るために要する前記管路の熱注入部における必要加熱出
力が求められる。原流体がその求めた加熱出力にて該熱
注入部で加熱されることで、目的とする二相流が発生す
る
とする二相流を発生させるための管路に該二相流発生の
元に原流体が流入せしめられ、その圧力と温度が測定さ
れる。かかる圧力、温度等から判断される原流体の状態
（過冷却の状態、飽和液の状態、又は二相流の状態）
と、目的とする二相流の乾き度と、原流体の飽和液の状
態からの全蒸発潜熱とに基づいて目的とする二相流を得
るために要する前記管路の熱注入部における必要加熱出
力が求められる。原流体がその求めた加熱出力にて該熱
注入部で加熱されることで、目的とする二相流が発生す
る
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明方法の実施に用いる定量的二相流発
生装置の１例の構成を概略的に示している。この装置
は、目的とする二相流を発生させるための管路１を備
え、その途中には熱注入部２を形成してある。熱注入部
２は、ヒータ２ａにより管路１中を流れる流体を断熱的
に加熱するものであり、ヒータ２ａは制御部３からの指
示に基づいて運転される。
する。図１は本発明方法の実施に用いる定量的二相流発
生装置の１例の構成を概略的に示している。この装置
は、目的とする二相流を発生させるための管路１を備
え、その途中には熱注入部２を形成してある。熱注入部
２は、ヒータ２ａにより管路１中を流れる流体を断熱的
に加熱するものであり、ヒータ２ａは制御部３からの指
示に基づいて運転される。
【００１８】熱注入部２の入口には管路１を流れて該熱
注入部へ流入する、目的とする二相流の元になる原流体
Ｌの圧力を検出する圧力センサ４、温度を検出する温度
センサ５及び流量計７を配置してあり、熱注入部２の出
口には該熱注入部から流出する流体の温度を検出する温
度センサ６を配置してある。センサ４からの圧力情報、
センサ５、６からの温度情報及び流量計７からの流量情
報は制御部３へ入力される。
注入部へ流入する、目的とする二相流の元になる原流体
Ｌの圧力を検出する圧力センサ４、温度を検出する温度
センサ５及び流量計７を配置してあり、熱注入部２の出
口には該熱注入部から流出する流体の温度を検出する温
度センサ６を配置してある。センサ４からの圧力情報、
センサ５、６からの温度情報及び流量計７からの流量情
報は制御部３へ入力される。
【００１９】また、制御部３には目的とする二相流の乾
き度Ｘを入力する乾き度設定部８を接続してある。制御
部３は、次に説明する本発明方法の実施を可能ならしめ
るようにマイクロコンピュータを中心に構成してある。
前記装置により実施される本発明方法を図２のフローチ
ャートに基づいて説明する。
き度Ｘを入力する乾き度設定部８を接続してある。制御
部３は、次に説明する本発明方法の実施を可能ならしめ
るようにマイクロコンピュータを中心に構成してある。
前記装置により実施される本発明方法を図２のフローチ
ャートに基づいて説明する。
【００２０】管路１に目的とする二相流を得る元になる
原流体Ｌを流入させ、乾き度設定部８において目的とす
る二相流の乾き度Ｘを入力する（ステップＳ１）。次
に、入口の圧力センサ４にて原流体圧力を、温度センサ
５にて原流体温度Ｔ INをそれぞれ測定し（ステップＳ２
１）、入口の圧力センサ４にて検出される圧力Ｐに基づ
いて原流体Ｌの飽和温度ＴF を演算する（ステップＳ２
２）。この演算は、原流体Ｌについて予め求めておいた
データに基づき作成した飽和液線の圧力−温度回帰式等
（ＴF ＝Ｆ（Ｐ））による。
原流体Ｌを流入させ、乾き度設定部８において目的とす
る二相流の乾き度Ｘを入力する（ステップＳ１）。次
に、入口の圧力センサ４にて原流体圧力を、温度センサ
５にて原流体温度Ｔ INをそれぞれ測定し（ステップＳ２
１）、入口の圧力センサ４にて検出される圧力Ｐに基づ
いて原流体Ｌの飽和温度ＴF を演算する（ステップＳ２
２）。この演算は、原流体Ｌについて予め求めておいた
データに基づき作成した飽和液線の圧力−温度回帰式等
（ＴF ＝Ｆ（Ｐ））による。
【００２１】次に、原流体Ｌが飽和液とした場合の、該
飽和液を全て蒸発させるに要する全蒸発潜熱ｑmr・ｈ・
Ｊを演算する（ステップＳ３）。但し、Ｊは熱の仕事当
量である。この演算は、原流体Ｌについて予め求めてお
いたデータに基づき作成した圧力−全蒸発潜熱エンタル
ピ回帰式等（ｈ＝Ｇ（Ｐ））と、流量計７にて検出され
る原流体流量ｑmrとに基づいて行う。
飽和液を全て蒸発させるに要する全蒸発潜熱ｑmr・ｈ・
Ｊを演算する（ステップＳ３）。但し、Ｊは熱の仕事当
量である。この演算は、原流体Ｌについて予め求めてお
いたデータに基づき作成した圧力−全蒸発潜熱エンタル
ピ回帰式等（ｈ＝Ｇ（Ｐ））と、流量計７にて検出され
る原流体流量ｑmrとに基づいて行う。
【００２２】次に、入口の温度センサ５にて検出される
温度Ｔ1Nと飽和温度ＴF とを比較し、原流体が過冷却状
態か、それとも飽和温度に達しているか否かを判断する
（ステップＳ４）。ＴF −Ｔ1N＞０のときは過冷却状態
であり、ＴF −Ｔ1N≦０のときは飽和温度に達してい
る。原流体Ｌが過冷却状態のときは、これを飽和液とす
るに要するヒータ２ａの出力Ｈ１を求める（ステップＳ
５、Ｓ６）。これは、熱注入部２におけるヒータ出力を
除々に上げていくとともに温度センサ６にて熱注入部出
口の流体温度Ｔoutを検出し（ステップＳ５）、これと
飽和温度ＴF との差を見て行う（ステップＳ６）。ＴF
＝Ｔout となるときのヒータ出力Ｈ１を求めるヒータ出
力Ｈ１とする（ステップＳ７）。
温度Ｔ1Nと飽和温度ＴF とを比較し、原流体が過冷却状
態か、それとも飽和温度に達しているか否かを判断する
（ステップＳ４）。ＴF −Ｔ1N＞０のときは過冷却状態
であり、ＴF −Ｔ1N≦０のときは飽和温度に達してい
る。原流体Ｌが過冷却状態のときは、これを飽和液とす
るに要するヒータ２ａの出力Ｈ１を求める（ステップＳ
５、Ｓ６）。これは、熱注入部２におけるヒータ出力を
除々に上げていくとともに温度センサ６にて熱注入部出
口の流体温度Ｔoutを検出し（ステップＳ５）、これと
飽和温度ＴF との差を見て行う（ステップＳ６）。ＴF
＝Ｔout となるときのヒータ出力Ｈ１を求めるヒータ出
力Ｈ１とする（ステップＳ７）。
【００２３】原流体Ｌが過冷却状態のときは、さらに前
記全蒸発潜熱ｑmr・ｈ・Ｊと、設定した乾き度Ｘとか
ら、目的とする乾き度Ｘの二相流を飽和液から得るに要
する熱注入部のヒータ２ａの出力Ｈ２を求める（ステッ
プＳ８）。これは、Ｈ２＝Ｘ（ｑmr・ｈ・Ｊ）から求め
る。そして、前記ヒータ出力（Ｈ１＋Ｈ２）をもって目
的とする二相流を得るための必要ヒータ出力Ｈ0 とし
（ステップＳ９）、この出力で目的とする二相流を得べ
く、熱注入部ヒータ２ａに通電する（ステップＳ１
０）。
記全蒸発潜熱ｑmr・ｈ・Ｊと、設定した乾き度Ｘとか
ら、目的とする乾き度Ｘの二相流を飽和液から得るに要
する熱注入部のヒータ２ａの出力Ｈ２を求める（ステッ
プＳ８）。これは、Ｈ２＝Ｘ（ｑmr・ｈ・Ｊ）から求め
る。そして、前記ヒータ出力（Ｈ１＋Ｈ２）をもって目
的とする二相流を得るための必要ヒータ出力Ｈ0 とし
（ステップＳ９）、この出力で目的とする二相流を得べ
く、熱注入部ヒータ２ａに通電する（ステップＳ１
０）。
【００２４】ステップＳ４で原流体Ｌが飽和温度に達し
ているときは、該原流体Ｌを全て蒸発させるに必要なヒ
ータ出力Ｈ３を求める（ステップＳ１１、Ｓ１２）。こ
れは、熱注入部２におけるヒータ２ａの出力を除々に上
げていくとともに、熱注入部出口の流体温度Ｔout を温
度センサ６にて検出し（ステップＳ１１）、該温度Ｔ
out と飽和温度ＴF との差を見て行う（ステップＳ１
２）。Ｔout ＝ＴF の状態からＴout ＞ＴF となるとき
のヒータ出力Ｈ３をもって求める出力Ｈ３とする（ステ
ップＳ１３）。
ているときは、該原流体Ｌを全て蒸発させるに必要なヒ
ータ出力Ｈ３を求める（ステップＳ１１、Ｓ１２）。こ
れは、熱注入部２におけるヒータ２ａの出力を除々に上
げていくとともに、熱注入部出口の流体温度Ｔout を温
度センサ６にて検出し（ステップＳ１１）、該温度Ｔ
out と飽和温度ＴF との差を見て行う（ステップＳ１
２）。Ｔout ＝ＴF の状態からＴout ＞ＴF となるとき
のヒータ出力Ｈ３をもって求める出力Ｈ３とする（ステ
ップＳ１３）。
【００２５】次に、求めたヒータ出力Ｈ３と全蒸発潜熱
ｑmr・ｈ・Ｊとの割合から原流体の乾き度ＸINを求める
（ステップＳ１４）。ＸIN＝（ｑmr・ｈ・Ｊ−Ｈ３）／
ｑmr・ｈ・Ｊとする。ＸIN＝０又は略０か否かを判断し
（ステップＳ１５）、そうなら、原流体Ｌは飽和液であ
るから目的とする乾き度Ｘの二相流を得るに要する熱注
入部２のヒータ出力Ｈ0 をＸ・（ｑmr・ｈ・Ｊ）から求
め（ステップＳ１６）、この出力を得るように熱注入部
ヒータ２ａに通電し、目的とする二相流を発生させる
（ステップＳ１７）。
ｑmr・ｈ・Ｊとの割合から原流体の乾き度ＸINを求める
（ステップＳ１４）。ＸIN＝（ｑmr・ｈ・Ｊ−Ｈ３）／
ｑmr・ｈ・Ｊとする。ＸIN＝０又は略０か否かを判断し
（ステップＳ１５）、そうなら、原流体Ｌは飽和液であ
るから目的とする乾き度Ｘの二相流を得るに要する熱注
入部２のヒータ出力Ｈ0 をＸ・（ｑmr・ｈ・Ｊ）から求
め（ステップＳ１６）、この出力を得るように熱注入部
ヒータ２ａに通電し、目的とする二相流を発生させる
（ステップＳ１７）。
【００２６】前記求めたＸINから判断して原流体Ｌが既
に二相流のときは、ｑmr（Ｘ−ＸIN）を演算し、その値
をもって目的とする二相流を得るに要する熱注入部２の
ヒータ出力Ｈ0 とする（ステップＳ１８）。次いで、こ
の出力を得るようにヒータ２ａに通電し（ステップＳ１
９）、目的とする二相流を発生させる。なお、前記実施
例は、原流体が満液状態の場合と既に二相流の状態の場
合のいずれにも適用されるが、原流体が満液状態か、二
相流かが分かっているときは、それぞれの状態を前提と
し、満液状態のときは図２のフローチャートにおいて、
ステップＳ１〜Ｓ１０（Ｓ４は無くてもよい）のみを、
また、二相流状態のときはステップＳ１〜Ｓ４（Ｓ４は
無くてもよい）、Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ１８、Ｓ１９のみ
を実施できるようにしておいてもよい。
に二相流のときは、ｑmr（Ｘ−ＸIN）を演算し、その値
をもって目的とする二相流を得るに要する熱注入部２の
ヒータ出力Ｈ0 とする（ステップＳ１８）。次いで、こ
の出力を得るようにヒータ２ａに通電し（ステップＳ１
９）、目的とする二相流を発生させる。なお、前記実施
例は、原流体が満液状態の場合と既に二相流の状態の場
合のいずれにも適用されるが、原流体が満液状態か、二
相流かが分かっているときは、それぞれの状態を前提と
し、満液状態のときは図２のフローチャートにおいて、
ステップＳ１〜Ｓ１０（Ｓ４は無くてもよい）のみを、
また、二相流状態のときはステップＳ１〜Ｓ４（Ｓ４は
無くてもよい）、Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ１８、Ｓ１９のみ
を実施できるようにしておいてもよい。
【００２７】また、例えば冷凍回路等の低圧回路では、
通常、冷媒は膨張後、必ず一定の乾き度を有するが、こ
の場合、低圧受液器と液ポンプとの組み合せを用い、受
液器にて気液を分離し、分離した液相流体を液ポンプで
供給するようにして、０〜１迄の任意の乾き度の流体を
得ることができるし、また、液ポンプ方式を採用しない
ときでも、図２のステップＳ１〜Ｓ４（Ｓ４は無くても
よい）、Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ１８、Ｓ１９を実施すれ
ば、目的とする二相流を発生させることができる。
通常、冷媒は膨張後、必ず一定の乾き度を有するが、こ
の場合、低圧受液器と液ポンプとの組み合せを用い、受
液器にて気液を分離し、分離した液相流体を液ポンプで
供給するようにして、０〜１迄の任意の乾き度の流体を
得ることができるし、また、液ポンプ方式を採用しない
ときでも、図２のステップＳ１〜Ｓ４（Ｓ４は無くても
よい）、Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ１８、Ｓ１９を実施すれ
ば、目的とする二相流を発生させることができる。
【００２８】次に、図３に示す定量的二相流発生装置を
用いて行う本発明方法の他の実施例につき説明する。図
３の装置は、原流体Ｌが二相流状態でない場合を前提と
したものであり、図１の装置における熱注入部２に代
え、熱注入部２０を採用している。この熱注入部２０
は、目的とする二相流を得るための管路１に設けた主熱
注入部２０１と、原流体Ｌを過冷却状態から飽和液とす
るに要するヒータ出力を求めるための顕熱測定用熱注入
部２０２と、原流体Ｌを過冷却状態から全て蒸発させる
に要するヒータ出力を求めるための顕熱・潜熱測定用熱
注入部２０３とを含んでいる。
用いて行う本発明方法の他の実施例につき説明する。図
３の装置は、原流体Ｌが二相流状態でない場合を前提と
したものであり、図１の装置における熱注入部２に代
え、熱注入部２０を採用している。この熱注入部２０
は、目的とする二相流を得るための管路１に設けた主熱
注入部２０１と、原流体Ｌを過冷却状態から飽和液とす
るに要するヒータ出力を求めるための顕熱測定用熱注入
部２０２と、原流体Ｌを過冷却状態から全て蒸発させる
に要するヒータ出力を求めるための顕熱・潜熱測定用熱
注入部２０３とを含んでいる。
【００２９】熱注入部２０２、２０３はそれぞれ、管路
１に設けた、管路１より小径のバイパス２０２ａ、２０
３ａに設けてある。また、主熱注入部２０１の入口、出
口には電磁開閉弁Ｖ１が、熱注入部２０２の入口出口に
は電磁開閉弁Ｖ２が、熱注入部２０３の入口出口には電
磁開閉弁Ｖ３がそれぞれ設けてある。これら電磁弁は制
御部３０からの指示に基づいて開閉される。
１に設けた、管路１より小径のバイパス２０２ａ、２０
３ａに設けてある。また、主熱注入部２０１の入口、出
口には電磁開閉弁Ｖ１が、熱注入部２０２の入口出口に
は電磁開閉弁Ｖ２が、熱注入部２０３の入口出口には電
磁開閉弁Ｖ３がそれぞれ設けてある。これら電磁弁は制
御部３０からの指示に基づいて開閉される。
【００３０】主熱注入部２０１はヒータ２１を、熱注入
部２０２はヒータ２２を、熱注入部２０３はヒータ２３
を備えている。これらヒータは制御部３０からの指示に
とづいて運転される。また、熱注入部２０２の出口には
温度センサ６１が、熱注入部２０３の出口には温度セン
サ６２が配置してあり、これらは制御部３０に接続して
ある。熱注入部２０の入口における圧力センサ４、温度
センサ５、流量計７は図１の装置の場合と同様である。
部２０２はヒータ２２を、熱注入部２０３はヒータ２３
を備えている。これらヒータは制御部３０からの指示に
とづいて運転される。また、熱注入部２０２の出口には
温度センサ６１が、熱注入部２０３の出口には温度セン
サ６２が配置してあり、これらは制御部３０に接続して
ある。熱注入部２０の入口における圧力センサ４、温度
センサ５、流量計７は図１の装置の場合と同様である。
【００３１】制御部３０は本発明方法を次のように実施
できるように構成してある。この装置により実施される
本発明方法を図４のフローチャートに基づいて説明す
る。先ず、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を開き、管路１に目的と
する二相流を得る元の原流体Ｌを注入させ、設定部８に
おいて乾き度Ｘを設定入力する（ステップＳ１００）。
入口の圧力センサ４にて原流体圧力Ｐを測定し、温度セ
ンサ５にて温度ＴINを測定する（ステップＳ１０１）。
この検出された圧力Ｐに基づいて流体Ｌの飽和温度ＴF
を演算する（ステップＳ１０２）。この演算も飽和液線
の圧力−温度回帰式等（ＴF ＝Ｆ（Ｐ））による。
できるように構成してある。この装置により実施される
本発明方法を図４のフローチャートに基づいて説明す
る。先ず、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を開き、管路１に目的と
する二相流を得る元の原流体Ｌを注入させ、設定部８に
おいて乾き度Ｘを設定入力する（ステップＳ１００）。
入口の圧力センサ４にて原流体圧力Ｐを測定し、温度セ
ンサ５にて温度ＴINを測定する（ステップＳ１０１）。
この検出された圧力Ｐに基づいて流体Ｌの飽和温度ＴF
を演算する（ステップＳ１０２）。この演算も飽和液線
の圧力−温度回帰式等（ＴF ＝Ｆ（Ｐ））による。
【００３２】次に、熱注入部２０２におけるヒータ２２
の出力を除々に上げていくとともに、温度センサ６１に
て熱注入部２０２出口の流体温度Ｔout を検出し（ステ
ップＳ１０３）、このＴout と飽和温度ＴF との差を見
て（ステップＳ１０４）、Ｔ F ＝Ｔout となるときのヒ
ータ２２出力Ｈ１を求める（ステップＳ１０５）。この
出力Ｈ１は原流体Ｌを過冷却状態から飽和液とするに要
するヒータ出力である。
の出力を除々に上げていくとともに、温度センサ６１に
て熱注入部２０２出口の流体温度Ｔout を検出し（ステ
ップＳ１０３）、このＴout と飽和温度ＴF との差を見
て（ステップＳ１０４）、Ｔ F ＝Ｔout となるときのヒ
ータ２２出力Ｈ１を求める（ステップＳ１０５）。この
出力Ｈ１は原流体Ｌを過冷却状態から飽和液とするに要
するヒータ出力である。
【００３３】また、熱注入部２０３においてヒータ２３
出力を除々に上げていくとともに、温度センサ６２にて
熱注入部２０３出口の流体温度Ｔout を測定し（ステッ
プＳ１０６）、このＴout がＴF より高くなり始めると
きのヒータ２３出力Ｈ２を求める（ステップＳ１０７、
Ｓ１０８）。この出力Ｈ２は、原流体を全て蒸発させる
に要する顕熱と潜熱の和である。
出力を除々に上げていくとともに、温度センサ６２にて
熱注入部２０３出口の流体温度Ｔout を測定し（ステッ
プＳ１０６）、このＴout がＴF より高くなり始めると
きのヒータ２３出力Ｈ２を求める（ステップＳ１０７、
Ｓ１０８）。この出力Ｈ２は、原流体を全て蒸発させる
に要する顕熱と潜熱の和である。
【００３４】次に、Ｘ・Ｃ・（Ｈ２−Ｈ１）を演算し、
この値を目的とする二相流を得るための熱注入部２０１
におけるヒータ２１の必要出力Ｈ0 とする（ステップＳ
１０９）。但し、Ｃは状態測定バイパス２０２ａ、２０
３ａを流れる総流量の主管路１を流れる流量に対する比
率である。次に、弁Ｖ２、Ｖ３を閉じ、前記求めたヒー
タ出力Ｈ0 を得るように主熱注入部２０１におけるヒー
タ２１に通電し（ステップＳ１１０）、目的とする二相
流を発生させる。なお、バイパス２０２ａ、２０３ａの
流量を主管路１の流量に比較して無視できる程度に設定
するときは、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は無くてもよい。
この値を目的とする二相流を得るための熱注入部２０１
におけるヒータ２１の必要出力Ｈ0 とする（ステップＳ
１０９）。但し、Ｃは状態測定バイパス２０２ａ、２０
３ａを流れる総流量の主管路１を流れる流量に対する比
率である。次に、弁Ｖ２、Ｖ３を閉じ、前記求めたヒー
タ出力Ｈ0 を得るように主熱注入部２０１におけるヒー
タ２１に通電し（ステップＳ１１０）、目的とする二相
流を発生させる。なお、バイパス２０２ａ、２０３ａの
流量を主管路１の流量に比較して無視できる程度に設定
するときは、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は無くてもよい。
【００３５】この実施例の場合、常に乾き度が０及び１
となるヒータ出力を求めることになるので、厳密な目的
とする二相流を発生させることができる。なお、原流体
Ｌの流量ｑmrについては、必ずしも流量計で測定する必
要はなく、原流体Ｌを送るポンプの容量等からこれを求
めることができるときは、計算によって求めてもよい。
この場合、例えば制御部３、３０に必要に応じデータの
入力部を付加し、当該計算機能を持たせることが考えら
れる。原流体Ｌが既にフラッシュ状態で流量計による流
量測定が困難な場合、このような計算で流量ｑmrを求め
ることが考えられる。
となるヒータ出力を求めることになるので、厳密な目的
とする二相流を発生させることができる。なお、原流体
Ｌの流量ｑmrについては、必ずしも流量計で測定する必
要はなく、原流体Ｌを送るポンプの容量等からこれを求
めることができるときは、計算によって求めてもよい。
この場合、例えば制御部３、３０に必要に応じデータの
入力部を付加し、当該計算機能を持たせることが考えら
れる。原流体Ｌが既にフラッシュ状態で流量計による流
量測定が困難な場合、このような計算で流量ｑmrを求め
ることが考えられる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、一
つの原流体から任意の所望の乾き度（或いはボイド率）
の二相流体を容易、正確に発生させることができ、ボイ
ド率計を使用する従来方法に比べると安価に済む定量的
二相流発生方法を提供することができる。
つの原流体から任意の所望の乾き度（或いはボイド率）
の二相流体を容易、正確に発生させることができ、ボイ
ド率計を使用する従来方法に比べると安価に済む定量的
二相流発生方法を提供することができる。
【図１】本発明方法を実施する定量的二相流発生装置の
１例の概略構成を示す図である。
１例の概略構成を示す図である。
【図２】図１の装置による本発明方法の実施例を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図３】本発明方法を実施する定量的二相流発生装置の
他の例の概略構成を示す図である。
他の例の概略構成を示す図である。
【図４】図３の装置による本発明方法の実施例を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
１ 管路 ２ 熱注入部 ２ａ 熱注入部２のヒータ ３ 制御部 ４ 圧力センサ ５、６ 温度センサ ７ 流量計 ８ 乾き度設定部 ２０ 熱注入部 ２０１ 主熱注入部 ２０２ 顕熱測定用熱注入部 ２０３ 顕熱・潜熱測定用熱注入部 ２１、２２、２３ ヒータ ２０２ａ、２０３ａ バイパス Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３ 電磁開閉弁 ３０ 制御部
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25B 49/02 510 F25B 1/00 321
Claims (10)
- 【請求項１】 管路の一部に該管路に流れる流体を加熱
する熱注入部を設け、前記管路に目的とする二相流発生
の元になる原流体を流入させること、前記原流体の圧力
及び温度を測定すること、前記圧力下における該原流体
の飽和液状態からの全蒸発潜熱を求めること、前記原流
体の状態と、目的とする二相流の乾き度と、前記全蒸発
潜熱とに基づいて目的とする二相流を得るに要する前記
熱注入部における必要加熱出力を求めること、該求めた
加熱出力に基づき前記熱注入部において原流体を加熱す
ること、を含むことを特徴とする定量的二相流発生方
法。 - 【請求項２】 目的とする二相流を得るに要する前記熱
注入部における必要加熱出力を求めるにあたり、前記原
流体の状態が過冷却状態のときは、その過冷却状態から
前記圧力下における飽和液とするに要する加熱出力と、
該飽和液の状態から目的とする二相流状態とするに要す
る加熱出力とをそれぞれ求め、これら両者をもって必要
加熱出力とする請求項１記載の定量的二相流発生方法。 - 【請求項３】 前記過冷却状態から前記飽和液とするに
要する加熱出力は、前記熱注入部において原流体を加熱
するとともに、該熱注入部の出口における流体温度を測
定し、該出口温度が飽和液温度に達するときの加熱出力
をもって求め、前記飽和液状態から目的とする二相流状
態とするに要する加熱出力は、前記全蒸発潜熱及び前記
目的とする二相流の乾き度に基づいて求める請求項２記
載の定量的二相流発生方法。 - 【請求項４】 目的とする二相流を得るに要する前記熱
注入部における必要加熱出力を求めるにあたり、前記原
流体の状態が飽和液状態のときは、該必要加熱出力は、
前記全蒸発潜熱及び前記目的とする二相流の乾き度に基
づいて求める請求項１記載の定量的二相流発生方法。 - 【請求項５】 目的とする二相流を得るに要する前記熱
注入部における必要加熱出力を求めるにあたり、前記原
流体が既に二相流状態のときは、その乾き度を該二相流
原流体を全て蒸発させるに要する加熱出力と前記全蒸発
潜熱の割合から求め、該求めた乾き度と目的とする二相
流の乾き度とに基づいて前記熱注入部における必要加熱
出力を求める請求項１記載の定量的二相流発生方法。 - 【請求項６】 前記二相流原流体を前記熱注入部におい
て全て蒸発させるに要する該熱注入部の加熱出力は、前
記熱注入部において原流体を加熱するとともに該熱注入
部の出口における流体温度を測定し、該出口温度が原流
体に関する飽和温度より高くなり始めるときの加熱出力
をもって求める請求項５記載の定量的二相流発生方法。 - 【請求項７】 前記熱注入部に、目的とする二相流を得
るための主熱注入部と、前記原流体を全て蒸発させるに
要する加熱出力を求めるための潜熱測定用熱注入部とを
含める請求項６記載の定量的二相流発生方法。 - 【請求項８】 前記全蒸発潜熱は、原流体の前記測定圧
力と、原流体について予め定めた圧力−全蒸発潜熱エン
タルピ関係式と、原流体の流量とに基づいて求める請求
項１から７のいずれかに記載の定量的二相流発生方法。 - 【請求項９】 前記全蒸発潜熱は、前記熱注入部におい
て前記原流体を流入時の状態から全て蒸発させるに要す
る場合の該熱注入部の加熱出力と、飽和液とする場合に
要する該熱注入部の加熱出力との差に基づいて求めるよ
うにし、前記原流体を流入時の状態から全て蒸発させる
に要する加熱出力は、前記熱注入部において原流体を加
熱するとともに該熱注入部の出口における流体温度を測
定し、該出口温度が原流体の前記測定圧力下の飽和温度
より高くなり始めるときの加熱出力をもって求める請求
項３又は４記載の定量的二相流発生方法。 - 【請求項１０】 前記熱注入部に目的とする二相流を得
るための主熱注入部と、前記原流体を過冷却状態から前
記飽和液とするに要する加熱出力を求めるための顕熱測
定用熱注入部と、前記原流体を過冷却状態から全て蒸発
させるに要する加熱出力を求めるための顕熱・潜熱測定
用熱注入部とを含める請求項９記載の定量的二相流発生
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22277392A JP3222211B2 (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | 定量的二相流発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22277392A JP3222211B2 (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | 定量的二相流発生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0674620A JPH0674620A (ja) | 1994-03-18 |
| JP3222211B2 true JP3222211B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=16787667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22277392A Expired - Lifetime JP3222211B2 (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | 定量的二相流発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3222211B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2488105C2 (ru) * | 2011-05-20 | 2013-07-20 | Александр Васильевич Коваленко | Способ контроля истинного объемного паросодержания и скоростей фаз потока влажного пара в паропроводе парогенератора |
-
1992
- 1992-08-21 JP JP22277392A patent/JP3222211B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0674620A (ja) | 1994-03-18 |
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