JP6045029B2 - Throat tap type nozzle and method for calculating its outflow coefficient - Google Patents

Throat tap type nozzle and method for calculating its outflow coefficient Download PDF

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本発明は、スロートタップ式ノズルおよびスロートタップ式ノズルの流出係数を算出するための方法に関する。   The present invention relates to a throat tap type nozzle and a method for calculating an outflow coefficient of the throat tap type nozzle.
絞り式流量計は、管路内に設置された絞り装置の前後に生じた圧力差を測定し、圧力差と一定の関係にある流体の流量を測定する計測装置である。絞り式流量計の絞り装置としては、ベンチュリ管、オリフィス板、フローノズル等が知られている。また、絞り装置の前後に生じた管路内の圧力差を測定するための圧力取出口(タップ)の位置に応じて、コーナータップ方式とスロートタップ方式とがある。スロートタップ式ノズルは、絞り装置直後のタップを、フローノズルの出口側開口部付近の位置に設けたノズルである(例えば、特許文献1参照)。   The throttle type flow meter is a measuring device that measures a pressure difference generated before and after a throttle device installed in a pipe and measures a flow rate of a fluid having a certain relationship with the pressure difference. Venturi tubes, orifice plates, flow nozzles, and the like are known as throttling devices for throttling flow meters. Further, there are a corner tap method and a throat tap method according to the position of the pressure outlet (tap) for measuring the pressure difference in the pipe line generated before and after the expansion device. The throat tap type nozzle is a nozzle provided with a tap immediately after the throttling device at a position near the outlet side opening of the flow nozzle (see, for example, Patent Document 1).
スロートタップ式ノズルを用いた流量計は、非常に幅広い分野で用いられており、例えば、原子力発電所において熱出力管理のための給水流量計として使用されたり、発電所における蒸気タービンの性能試験のための流量計として使用されている。   Flowmeters using throat tap nozzles are used in a very wide range of fields.For example, they are used as feedwater flowmeters for heat output management in nuclear power plants, and for performance tests of steam turbines at power plants. It is used as a flow meter for.
測定された圧力差から流量を求めるために必要な流出係数(流量補正係数)は、想定されるレイノルズ数(流量、温度および粘性の関数による相似性が成立する無次元数)において予め実測または算出しておく必要がある。従来、流出係数は、使用するレイノルズ数領域より遥かに小さい領域における実流試験と、これにより得られたデータを半理論的な式にフィッティングし、外挿することにより算出されていた。   The outflow coefficient (flow rate correction coefficient) necessary to obtain the flow rate from the measured pressure difference is measured or calculated in advance at the assumed Reynolds number (a dimensionless number that is similar to the flow rate, temperature, and viscosity functions). It is necessary to keep it. Conventionally, the runoff coefficient has been calculated by fitting an actual flow test in a region much smaller than the Reynolds number region to be used and fitting the data obtained thereby into a semi-theoretical equation and extrapolating.
特開2004−125578号公報JP 2004-125578 A
スロートタップ式ノズルにおける流出係数の算出は、非特許文献1に記載された半理論式が実流試験を十分に反映していないことから、しばしば実験値がこの半理論式から大きくはずれることがある。この主な理由は、半理論式が、タップの口径による流出係数への影響を反映していないことにある。非特許文献1においては、タップを4個所に設置すること、4個のタップの口径は全て同じであり、3〜6mmまでのいずれかのタップ径とすることを要求している。しかしながら、理論式はタップの口径にかかわらず同一であり、口径に関する情報は一切含まれていない。実際には、タップの口径によって流出係数が異なり、特に、口径が大きい場合には、実流試験の計測結果が大きく半理論式から外れるという問題があった。また、レイノルズ数に対する外挿式(非特許文献1に記載された半理論式に実測データをフィッティングすることにより作出される)における傾きと、実流試験の計測結果の傾きとが大きく異なり、外挿により求められた流出係数が、実際の値と乖離している可能性もあった。   Since the semi-theoretical equation described in Non-Patent Document 1 does not sufficiently reflect the actual flow test, the experimental value often deviates greatly from this semi-theoretical equation. . The main reason for this is that the semi-theoretical formula does not reflect the influence of the tap diameter on the runoff coefficient. In Non-Patent Document 1, it is required to install taps at four locations, and the diameters of the four taps are all the same, and any tap diameter from 3 to 6 mm is required. However, the theoretical formula is the same regardless of the diameter of the tap, and no information about the diameter is included. Actually, the outflow coefficient varies depending on the diameter of the tap, and particularly when the diameter is large, there is a problem that the measurement result of the actual flow test is large and deviates from the semi-theoretical formula. In addition, the slope in the extrapolation formula for Reynolds number (created by fitting the measured data to the semi-theoretical formula described in Non-Patent Document 1) and the slope of the measurement result of the actual flow test are greatly different. There was a possibility that the runoff coefficient obtained by the insertion was different from the actual value.
例えば、原子力発電所における冷却水の流量を計測する流量計のように、使用するレイノルズ数領域が非常に高い(Red>2.0×10)ことが想定されている場合、流出係数を精度良く求めるためには、同じレイノルズ数領域における実流試験による校正が最適である。しかしながら、使用する流量計ごとに、このような校正を実施することは実用的ではなく、また、実レイノルズ数(1.0x10<Red<5.0x10)における校正自体が非常に困難である。従って、このような高レイノルズ数領域における流出係数は、基本的には外挿によって推定せざるを得ない。このため、外挿における計算精度を向上させることは非常に重要である。 For example, when it is assumed that the Reynolds number region to be used is very high (Red> 2.0 × 10 7 ), such as a flow meter that measures the flow rate of cooling water in a nuclear power plant, the outflow coefficient is accurate. In order to obtain well, calibration by the actual flow test in the same Reynolds number region is optimal. However, it is not practical to perform such calibration for each flow meter to be used, and calibration at an actual Reynolds number (1.0 × 10 7 <Red <5.0 × 10 7 ) is very difficult. . Therefore, the outflow coefficient in such a high Reynolds number region must be estimated by extrapolation basically. For this reason, it is very important to improve the calculation accuracy in extrapolation.
本発明の目的は、スロートタップ式ノズルにおける流出係数の算出方法において、高レイノルズ数領域(Red>1.0×10)においても高精度に流出係数を算出することにある。 An object of the present invention is to calculate an outflow coefficient with high accuracy even in a high Reynolds number region (Red> 1.0 × 10 7 ) in a method for calculating an outflow coefficient in a throat tap type nozzle.
このような目的を達成するために、本発明においては、流出係数の計測精度を向上させるために、スロートタップ式ノズルの流出係数の特性値(ノズルの形状に依存)と、圧力計測の誤差(タップエラーと呼ばれ、タップの口径に依存)を分離することに着眼した。現在の技術ではこれを分離することができない。本発明にかかるスロートタップ式ノズルは、異なる口径の複数のタップを備え、実流試験の実測値から求められた各タップの口径と流出係数の相関関係から固有の基本特性値が算出されることを特徴とする。   In order to achieve such an object, in the present invention, in order to improve the measurement accuracy of the outflow coefficient, the characteristic value of the outflow coefficient of the throat tap type nozzle (depending on the shape of the nozzle) and the pressure measurement error ( Focused on separating tap error (depending on tap diameter). Current technology cannot separate this. The throat tap type nozzle according to the present invention includes a plurality of taps having different diameters, and a unique basic characteristic value is calculated from the correlation between the diameter of each tap and the outflow coefficient obtained from the actual measurement value of the actual flow test. It is characterized by.
本発明の一実施態様は、異なる口径のタップを複数備えたスロートタップ式ノズルにおける流出係数を算出する方法であって、実流試験の実測値から求められた各タップの口径と流出係数の相関関係から固有の基本特性値を得る工程と、前記実測値から求めた流出係数と前記基本特性値から求めた流出係数との差分から各タップの特性値を算出する工程と、該タップの特性値からタップの口径に依存しない一般式を算出する工程とを備えたことを特徴とする。   One embodiment of the present invention is a method for calculating an outflow coefficient in a throat tap type nozzle having a plurality of taps having different diameters, and correlates between the diameter of each tap and the outflow coefficient obtained from an actual measurement value of an actual flow test. Obtaining a unique basic characteristic value from the relationship, calculating a characteristic value of each tap from the difference between the outflow coefficient obtained from the actual measurement value and the outflow coefficient obtained from the basic characteristic value, and the characteristic value of the tap And calculating a general formula that does not depend on the diameter of the tap.
本発明によれば、異なる口径のタップを2個以上設置することにより、タップの口径と流出係数との間の一次の相関性を利用してスロートタップ式ノズルの基本特性値を求めることができ、実流試験のレイノルズ数領域は、少なくともRe=3.0×10〜6.0×10の領域において実施することにより、高レイノルズ数領域(Red>1.0×10)においても高精度に流出係数を算出することが可能となる。 According to the present invention, the basic characteristic value of the throat tap type nozzle can be obtained by using the first-order correlation between the tap diameter and the outflow coefficient by installing two or more taps having different diameters. The Reynolds number region of the actual flow test is performed in at least the region of Re = 3.0 × 10 6 to 6.0 × 10 6 , so that even in the high Reynolds number region (Red> 1.0 × 10 7 ). It is possible to calculate the outflow coefficient with high accuracy.
本発明の一実施形態にかかるスロートタップ式ノズルを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the throat tap type nozzle concerning one Embodiment of this invention. 本実施形態のスロートタップ式ノズルにかかる流出係数とレイノルズ数の相関を示す図である。It is a figure which shows the correlation of the outflow coefficient concerning the throat tap type nozzle of this embodiment, and the Reynolds number. 本実施形態のスロートタップ式ノズルにかかる係数a,bを示す図である。It is a figure which shows the coefficients a and b concerning the throat tap type nozzle of this embodiment. 本実施形態により求めた係数と理論式より求めた係数とを比較した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having compared the coefficient calculated | required by this embodiment with the coefficient calculated | required from the theoretical formula. 本実施形態のスロートタップ式ノズルのタップ効果を確認するための図である。It is a figure for confirming the tap effect of the throat tap type nozzle of this embodiment. 一般式により求められた流出係数と実験結果の流出係数との差を示す図である。It is a figure which shows the difference of the outflow coefficient calculated | required by the general formula, and the outflow coefficient of an experimental result. 一般式により求められた流出係数と実験結果の流出係数との差を示す図である。It is a figure which shows the difference of the outflow coefficient calculated | required by the general formula, and the outflow coefficient of an experimental result.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
上述したように、外挿によって流出係数を求める際の問題点は、スロートタップ式ノズルの基本特性を表す流出係数の特性値とタップエラーとが重畳することである。タップエラーを知るためには、まずスロートタップ式ノズルの基本特性値を知る必要がある。そこで、本実施形態においては、異なる口径のタップを2個以上設置することにより、タップの口径と流出係数との間の一次の相関性を利用してスロートタップ式ノズルの基本特性値を求める。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As described above, the problem in obtaining the outflow coefficient by extrapolation is that the characteristic value of the outflow coefficient representing the basic characteristics of the throat tap type nozzle and the tap error are superimposed. In order to know the tap error, it is first necessary to know the basic characteristic value of the throat tap type nozzle. Therefore, in the present embodiment, the basic characteristic value of the throat tap type nozzle is obtained by using two or more taps having different calibers and utilizing the primary correlation between the caliber of the tap and the outflow coefficient.
具体的には、複数のタップの試験結果における特性曲線から、タップの口径と流出係数に関する相関を作成する。この相関関係において、タップ口径がゼロとなる点を外挿すると、ノズル固有の基本特性値が算出される。(図2,3)この特性曲線と理論曲線との比較から、スロートタップ式ノズルのノズル形状に依存したエラーを推定することができる。(図4)タップエラーについては、実流試験の実測値から求められた流出係数と、タップ効果のない基本特性値から得られた流出係数との差分から、各タップについての特性値を得ることができる。(図5)各タップについての特性値から得られた近似式から、タップ径に依存しない一般化されたスロートタップ式ノズルの一般式を算出する。   Specifically, a correlation between the tap diameter and the outflow coefficient is created from the characteristic curve in the test results of a plurality of taps. In this correlation, if a point where the tap diameter is zero is extrapolated, a basic characteristic value unique to the nozzle is calculated. (FIGS. 2 and 3) From the comparison between the characteristic curve and the theoretical curve, an error depending on the nozzle shape of the throat tap type nozzle can be estimated. (Fig. 4) For tap errors, the characteristic value for each tap is obtained from the difference between the outflow coefficient obtained from the actual measurement value of the actual flow test and the outflow coefficient obtained from the basic characteristic value without the tap effect. Can do. (FIG. 5) From the approximate expression obtained from the characteristic value for each tap, a general expression of a generalized throat tap nozzle that does not depend on the tap diameter is calculated.
ここで得られた式を元に、実際に使用するレイノルズ数領域(高レイノルズ数領域(Red>1.0×10))まで外挿を行うことにより、非常に高い精度で流出係数を求めることができる。(図6,7)
図1に、本発明の一実施形態にかかるスロートタップ式ノズルを示す。図1(a)は、上流側から見た流体の流路に対して垂直な面を示し、図1(b)は、流路に沿って平行な中心軸線を通る面で切断したノズルの断面を示す。スロートタップ式ノズル1は、上流側の管路の直径φ1と下流側の管路の直径(スロート径)φ2とを有し、非特許文献1に記載された規格に則した形状を有している。本実施形態では、圧力計測用のスロートタップ11〜14は、4個であり、それぞれのタップ径φ11〜φ14は、それぞれ2/3.5/5/6mmである。
Based on the equation obtained here, the extrapolation is performed up to the Reynolds number region actually used (high Reynolds number region (Red> 1.0 × 10 7 )) to obtain the outflow coefficient with very high accuracy. be able to. (Figs. 6 and 7)
FIG. 1 shows a throat tap type nozzle according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A shows a plane perpendicular to the fluid flow path as viewed from the upstream side, and FIG. 1B shows a cross section of the nozzle cut along a plane passing through the parallel central axis along the flow path. Indicates. The throat tap type nozzle 1 has an upstream pipe diameter φ1 and a downstream pipe diameter (throat diameter) φ2, and has a shape conforming to the standard described in Non-Patent Document 1. Yes. In the present embodiment, there are four throat taps 11 to 14 for pressure measurement, and the tap diameters φ11 to φ14 are respectively 2 / 3.5 / 5/6 mm.
本実施形態では、4個のスロートタップとしたが、異なる口径の4個以上のスロートタップを設けることにより信頼性が向上する。また、タップの口径については、少なくとも2以上の口径を必要とする。口径は、2〜6mm程度が望ましい。さらに、複数のスロートタップのうち同じ口径のタップは1個でも構わないが、スロートタップの作製誤差を考慮して、同じ口径のタップを2個所以上設けることが好ましい。   In the present embodiment, four throat taps are provided, but reliability is improved by providing four or more throat taps having different diameters. Moreover, about the aperture of a tap, the aperture of at least 2 or more is required. The aperture is preferably about 2 to 6 mm. Furthermore, one tap having the same diameter may be used among a plurality of throat taps, but it is preferable to provide two or more taps having the same diameter in consideration of a manufacturing error of the throat tap.
作製されたスロートタップ式ノズルに対して、実流試験を実施する。実流試験のレイノルズ数領域は、少なくともRed=3.0×10〜6.0×10の領域において実施する必要があり、Red=8.0×10程度まで実施することが望ましい。 The actual flow test is performed on the manufactured throat tap type nozzle. The Reynolds number region of the actual flow test needs to be carried out at least in the region of Red = 3.0 × 10 6 to 6.0 × 10 6 , and it is desirable to carry out up to about Red = 8.0 × 10 6 .
図2に、本実施形態のスロートタップ式ノズルにかかる流出係数とレイノルズ数の相関を示す。タップの口径が異なることにより、実流試験の実測結果として、異なった複数の流出係数とレイノルズ数との相関が得られる。スロートタップ11〜14の口径が大きくなるにつれて、流出係数(Cx)が大きくなり、Red>3.0×10においては、レイノルズ数に対する勾配が、タップ径が大きくなるにつれ強くなるという、明瞭なタップ効果が観測される。 FIG. 2 shows the correlation between the outflow coefficient and the Reynolds number according to the throat tap type nozzle of the present embodiment. When the tap diameters are different, the correlation between a plurality of different outflow coefficients and the Reynolds number is obtained as an actual measurement result of the actual flow test. As the diameter of the throat taps 11 to 14 increases, the outflow coefficient (Cx) increases, and when Red> 3.0 × 10 6 , the gradient with respect to the Reynolds number becomes stronger as the tap diameter increases. A tap effect is observed.
また、タップ径が2mm(スロートタップ11)の場合を除いて、実際に使用するレイノルズ数領域(高レイノルズ数領域)において、ASME−PTC6に規定されている基準値(鎖線)からの許容偏差が、0.25%を超えている。   In addition, except in the case where the tap diameter is 2 mm (throat tap 11), in the Reynolds number region actually used (high Reynolds number region), the allowable deviation from the reference value (dashed line) defined in ASME-PTC6 is Over 0.25%.
次に、各タップの口径ごとの特性曲線について、式1に対して最小二乗法により係数a,bを決定する。係数a,bを算出するために適用されるデータは、レイノルズ数Red>3.0x10の範囲とし、この範囲の全てのデータを使用する(条件1)。これより小さいレイノルズ数のデータについては適用しない。なお、図2においては、2.5x10<Red<1.4x10のデータが示されているが、本実施形態の有効性を示すために、3.0x10<Red<6.0x10の範囲のデータのみを使用する場合についても併記する(条件2)。 Next, coefficients a and b are determined by the least square method with respect to Equation 1 for the characteristic curve for each aperture of each tap. The data applied to calculate the coefficients a and b is in the range of Reynolds number Red> 3.0 × 10 6 , and all data in this range is used (condition 1). It does not apply to data with smaller Reynolds numbers. In FIG. 2, data of 2.5 × 10 6 <Red <1.4 × 10 7 is shown, but in order to show the effectiveness of the present embodiment, 3.0 × 10 6 <Red <6.0 × 10 6 The case where only the data in the range is used is also described (Condition 2).
図3(a)に、本実施形態のスロートタップ式ノズルにかかる係数aを示し、図3(b)に係数bを示す。横軸はタップ径(dTAP)である。この相関に対して、直線近似を行い、近似式の切片、すなわちタップ径=0の時、作製されたスロートタップ式ノズルに固有の係数a,b(ノズル固有の基本特性値)が求められる。ここでは、レイノルズ数Red>3.0x10の全てのデータを使用した場合(条件1)に、
a=0.9998
b=0.1383
となり、3.0x10<Red<6.0x10の範囲のデータを使用した場合(条件2)に、
a=0.9979
b=0.0946
となる。
FIG. 3A shows the coefficient a applied to the throat tap type nozzle of the present embodiment, and FIG. 3B shows the coefficient b. The horizontal axis is the tap diameter (d TAP ). For this correlation, linear approximation is performed, and when the intercept of the approximate expression, that is, when the tap diameter = 0, coefficients a and b (nozzle specific basic characteristic values) specific to the manufactured throat tap type nozzle are obtained. Here, when all the data of Reynolds number Red> 3.0 × 10 6 are used (condition 1),
a = 0.9988
b = 0.1383
When using data in the range of 3.0 × 10 6 <Red <6.0 × 10 6 (condition 2),
a = 0.99979
b = 0.0946
It becomes.
スロートタップ式ノズルの形状が、非特許文献1に記載された規格に則した形状を有しているので、式2の理論式から求めた係数と比較する。   Since the shape of the throat tap type nozzle has a shape conforming to the standard described in Non-Patent Document 1, it is compared with the coefficient obtained from the theoretical formula of Formula 2.
図4に、本実施形態により求めた係数と理論式より求めた係数とを比較した結果を示す。全てのデータを使用した場合(条件1)において推定される式(式1)と理論式(式2)とがよく一致しているのがわかる。特に、レイノルズ数がRe=7.0×10以上の領域については、ほぼ同一の結果が得られている。このことは、作製されたスロートタップ式ノズルが、非特許文献1に記載された規格に則した形状を有していることを示している。したがって、式1と式2の比較によって、製作されたノズルが非特許文献1に記載された規格に則した形状を有しているか否かの判定を行うことができる。また、3.0x10<Red<6.0x10の範囲のデータを使用した場合(条件2)においても、概ね理論式と一致している。理論式の差分は、Red=5.0x10という高レイノルズ数においても、たかだか0.07%程度である。 FIG. 4 shows a result of comparison between the coefficient obtained by the present embodiment and the coefficient obtained from the theoretical formula. It can be seen that the equation (Equation 1) estimated in the case of using all the data (Condition 1) and the theoretical equation (Equation 2) are in good agreement. In particular, in the region where the Reynolds number is Re = 7.0 × 10 6 or more, almost the same result is obtained. This indicates that the manufactured throat tap type nozzle has a shape conforming to the standard described in Non-Patent Document 1. Therefore, by comparing Expression 1 and Expression 2, it can be determined whether or not the manufactured nozzle has a shape conforming to the standard described in Non-Patent Document 1. Further, even when data in the range of 3.0 × 10 6 <Red <6.0 × 10 6 is used (condition 2), it almost agrees with the theoretical formula. The difference between the theoretical formulas is about 0.07% even at a high Reynolds number of Red = 5.0 × 10 7 .
図5を参照して、図2において示されたタップ効果の確認方法について述べる。実流試験の実測値から求められた流出係数と、式1により求めた係数、すなわちタップ効果のない流出係数との差ΔCを、タップ径(dTAP=φ11〜φ14)とスロート径(d=φ2)の比dTAP/dにより除した値をプロットする。この結果、レイノルズ数のみとの相関に整理することができる。プロットされた値が1本の線上に乗っている場合には、タップが正しく作成されていると判定することができる。 With reference to FIG. 5, the confirmation method of the tap effect shown in FIG. 2 will be described. The difference ΔC between the outflow coefficient obtained from the actual measurement value of the actual flow test and the coefficient obtained by Equation 1, that is, the outflow coefficient without the tap effect, is expressed as tap diameter (d TAP = φ11 to φ14) and throat diameter (d = The value divided by the ratio d TAP / d of φ2) is plotted. As a result, the correlation with only the Reynolds number can be arranged. If the plotted values are on one line, it can be determined that the tap has been created correctly.
一方、1本の線上に乗らない場合は、タップを作製した過程で何らかの問題があったことを意味する。このようにして求められた流出係数を用いると、正しく流量を求められない可能性があるので使用しないことが望ましい。スロートタップ式ノズルに、同径のタップが2個所ある場合には、正しくプロットされるタップのみを選択すれば良い。また、タップを作製した過程での問題点を明らかにすることもできる。   On the other hand, when it does not ride on one line, it means that there was some problem in the process of producing the tap. If the outflow coefficient obtained in this way is used, there is a possibility that the flow rate may not be obtained correctly. If the throat tap type nozzle has two taps with the same diameter, it is only necessary to select a tap that is plotted correctly. In addition, problems in the process of manufacturing the tap can be clarified.
さらに図5の結果に基づいて、最小二乗法により次の近似式を算出する。   Further, the following approximate expression is calculated by the least square method based on the result of FIG.
ここでは、全てのデータを使用した場合(条件1)に、
k1=0.0877
k2=−1.1293
となり、3.0x10<Red<6.0x10の範囲のデータを使用した場合(条件2)に、
k1=0.0793
k2=−0.9947
となる。この近似式に式1を代入すると、タップ径の影響のない形として一般化されたスロートタップ式ノズルの一般式となる。この一般式は、スロートタップ式ノズルが、非特許文献1に記載された規格に則した形状をしていない場合においても、適応が可能である。
Here, when all data is used (condition 1),
k1 = 0.0877
k2 = -1.1293
When using data in the range of 3.0 × 10 6 <Red <6.0 × 10 6 (condition 2),
k1 = 0.0793
k2 = −0.9947
It becomes. When Expression 1 is substituted into this approximate expression, a general expression of a throat tap type nozzle generalized as a form having no influence of the tap diameter is obtained. This general formula can be applied even when the throat tap type nozzle does not have a shape conforming to the standard described in Non-Patent Document 1.
図6に、非特許文献1に記載された理論式により求められた流出係数と実験結果の流出係数との差、および本実施形態の一般式により求められた流出係数と実験結果の流出係数との差を示す。図6は、全てのデータを使用した場合(条件1)である。それぞれの差分について近似曲線を合わせて示した。この近似曲線は、式4の外挿に関する有意性を示している。本実施形態の一般式により求められた流出係数は、およそ0.05%以内にて実験データを再現していることが分かる。また、近似曲線から、Red=5.0x10においても0.1%以下の誤差にて流出係数が推定される。 FIG. 6 shows the difference between the runoff coefficient obtained by the theoretical formula described in Non-Patent Document 1 and the runoff coefficient of the experimental result, the runoff coefficient obtained by the general formula of this embodiment, and the runoff coefficient of the experimental result. Shows the difference. FIG. 6 shows a case where all data is used (condition 1). The approximate curves are shown together for each difference. This approximate curve shows the significance of extrapolation of Equation 4. It can be seen that the outflow coefficient determined by the general formula of this embodiment reproduces the experimental data within approximately 0.05%. Further, from the approximate curve, the outflow coefficient is estimated with an error of 0.1% or less even at Red = 5.0 × 10 7 .
図7に、3.0x10<Red<6.0x10の範囲のデータを使用した場合(条件2)を示す。最大レイノルズ数1.4x10において、本実施形態の一般式により求められた流出係数と実験結果の流出係数との差は、0.09%程度となっており、非常に高精度にて高レイノルズ数領域における流出係数が推定される。また、近似曲線から、Red=5.0x10においても0.25%以下の誤差にて流出係数が推定される。 FIG. 7 shows the case where the data in the range of 3.0 × 10 6 <Red <6.0 × 10 6 is used (condition 2). At the maximum Reynolds number of 1.4 × 10 7 , the difference between the outflow coefficient obtained by the general formula of the present embodiment and the outflow coefficient of the experimental result is about 0.09%, and the high Reynolds is very accurate. Runoff coefficients in several regions are estimated. Further, the outflow coefficient is estimated from the approximate curve with an error of 0.25% or less even at Red = 5.0 × 10 7 .
一方、非特許文献1から推定される流出係数については、いずれの場合も最大0.25%程度、実験結果の流出係数との差が生じている。さらに、近似曲線からは、高レイノルズ数領域(Red=5.0x10)において0.75%程度の非常に大きなエラーが発生することを示している。このことから、本実施形態において流出係数を算出する方法は、従来の方法に比べて格段に高い精度において、流出係数を推定することができる。 On the other hand, the outflow coefficient estimated from Non-Patent Document 1 has a difference from the outflow coefficient of the experimental result by a maximum of about 0.25% in any case. Furthermore, the approximate curve shows that a very large error of about 0.75% occurs in the high Reynolds number region (Red = 5.0 × 10 7 ). From this, the method for calculating the runoff coefficient in the present embodiment can estimate the runoff coefficient with much higher accuracy than the conventional method.
1 スロートタップ式ノズル
11〜14 スロートタップ
1 Throat tap type nozzle 11-14 Throat tap

Claims (6)

  1. 異なる口径の複数のタップを備え、
    実流試験の実測値から求められた各タップの口径と流出係数の相関関係から固有の基本特性値が算出されることを特徴とするスロートタップ式ノズル。
    With multiple taps with different calibers,
    A throat tap type nozzle characterized in that a unique basic characteristic value is calculated from the correlation between the diameter of each tap and an outflow coefficient obtained from an actual measurement value of an actual flow test.
  2. 前記実測値から求めた流出係数と前記基本特性値から求めた流出係数の差分とから、各タップの特性値を算出し、該タップの特性値から得られた近似式と前記実測値とを足し合わせた一般式で表された基本特性を有することを特徴とする請求項1に記載のスロートタップ式ノズル。   The characteristic value of each tap is calculated from the difference between the outflow coefficient obtained from the actual measurement value and the outflow coefficient obtained from the basic characteristic value, and the approximate expression obtained from the characteristic value of the tap is added to the actual measurement value. The throat tap type nozzle according to claim 1, wherein the nozzle has basic characteristics represented by a combined general formula.
  3. 請求項1または2に記載のスロートタップ式ノズルと、
    前記スロートタップ式ノズルの上流側に接続された第1の管路と、
    前記第1の管路に接続された第1の圧力計と、
    前記タップに接続された第2の圧力計と
    を備えたことを特徴とする流量計。
    A throat tap type nozzle according to claim 1 or 2,
    A first pipe connected to the upstream side of the throat tap type nozzle;
    A first pressure gauge connected to the first conduit;
    And a second pressure gauge connected to the tap.
  4. 異なる口径のタップを複数備えたスロートタップ式ノズルにおける流出係数を算出する方法であって、
    実流試験の実測値から求められた各タップの口径と流出係数の相関関係から固有の基本特性値を得る工程と、
    前記実測値から求めた流出係数と前記基本特性値から求めた流出係数との差分から各タップの特性値を算出する工程と、
    該タップの特性値からタップの口径に依存しない一般式を算出する工程と
    を備えたことを特徴とする方法。
    A method for calculating an outflow coefficient in a throat tap type nozzle having a plurality of taps having different diameters,
    Obtaining a unique basic characteristic value from the correlation between the diameter of each tap and the outflow coefficient obtained from the actual measurement value of the actual flow test;
    Calculating the characteristic value of each tap from the difference between the outflow coefficient obtained from the measured value and the outflow coefficient obtained from the basic characteristic value;
    And a step of calculating a general formula independent of the diameter of the tap from the characteristic value of the tap.
  5. 前記基本特性値の特性曲線と理論式から求めた特性曲線との差分から、前記スロートタップ式ノズルのノズル形状に依存したエラーを推定する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項4に記載の方法。   5. The method according to claim 4, further comprising a step of estimating an error depending on a nozzle shape of the throat tap nozzle from a difference between a characteristic curve of the basic characteristic value and a characteristic curve obtained from a theoretical formula. the method of.
  6. 前記実流試験は、少なくともレイノルズ数Re=3.0×10〜6.0×10の領域において実施することを特徴とする請求項4または5に記載の方法。 6. The method according to claim 4, wherein the actual flow test is performed at least in a region of Reynolds number Re = 3.0 × 10 6 to 6.0 × 10 6 .
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