JP6351028B2 - Perforated plate for rectifier, rectifier and flow rate measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、整流装置用多孔板、2枚の多孔板を配置して円管内の流れを整流する整流装置、およびこの整流装置を備えた流量計測装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rectifier for a rectifier, two rectifiers arranged to rectify a flow in a circular tube, and a flow rate measuring device including the rectifier.
空気、水、石油類の流体を取り扱う分野では、様々な種類の流量計が使用されている。具体的には、流量計は体積流量計と質量流量計とに大別され、体積流量計には実測式(例えば回転子形などの自力式、サーボ式)や推測式(例えば差圧式、タービン式、渦式、電磁式、超音波式など)がある。一方、質量流量計には直接式(例えば熱式、コリオリ式など)や、所定条件下で簡易的に流量を求める間接式がある。 In the field of handling air, water, and petroleum fluids, various types of flow meters are used. Specifically, the flow meters are roughly classified into volume flow meters and mass flow meters, and the volume flow meters are actually measured formulas (for example, a self-acting type such as a rotor type, servo type) or estimation formulas (eg differential pressure type, turbine type). Type, vortex type, electromagnetic type, ultrasonic type, etc.). On the other hand, the mass flow meter includes a direct type (for example, a thermal type, a Coriolis type, etc.) and an indirect type for simply obtaining a flow rate under a predetermined condition.
ここで、例えば推測式の流量計は、十分に発達した管内流れ(発達流、管内乱流速度分布ともいう)の条件下で校正した後に使用される。よって、流量計の上流には十分な直管長が必要になるが、プラントの大型化による配管の大口径化や設置スペースの合理化を図る場合、十分な直管長の確保が困難になる。そのため、例えば特許文献1には、流量計の上流に整流装置を備える技術が開示されている。
Here, for example, a speculative flow meter is used after calibration under the condition of a sufficiently developed pipe flow (also called a developed flow or a turbulent flow velocity distribution in the pipe). Therefore, a sufficient straight pipe length is required upstream of the flow meter. However, it is difficult to secure a sufficient straight pipe length when the diameter of the pipe is increased and the installation space is rationalized by increasing the size of the plant. Therefore, for example,
一方、この特許文献1の整流装置は1枚の多孔板で形成されており、旋回を伴う流れに対する整流効果は期待できない。詳しくは、エルボ、ジョイント、バルブなどの配管要素を取り付けた配管では旋回流や偏流が発生しやすく、その整流装置には、旋回成分を除去する機能と、じょう乱(不均一な流れ)の影響を消去する機能とが要求されるものの、1枚の多孔板では双方の機能を備えられないからである。そこで、例えば非特許文献1には、旋回流とじょう乱の影響を同時に除去する整流装置が開示されている。
On the other hand, the rectifying device of
この非特許文献1の整流装置は2枚の多孔板で形成されている。そして、旋回成分を除去すること、上流側の流れが下流側の流れに影響を与えないこと、下流側の流れが十分に発達した管内乱流速度分布を持つことの三条件を満たすために、旋回整流用の多孔板を上流側に、速度分布用の多孔板を下流側にそれぞれ配置している。これにより、偏りを伴う旋回流を取り除き、短い直管長で十分に発達した管内乱流速度分布を得る。
The rectifier of Non-Patent
しかしながら、特許文献1や非特許文献1のいずれも、例えば差圧式の絞り流量計の流量計測に必要な十分に発達した管内乱流速度分布を得るための整流装置であるので、例えば推測式の超音波流量計の流量計測に必要な軸速度分布が均一な流れ(管内平均流速ともいう)に基づいて流量計測を行う場合、測定精度の向上を図り難いという問題がある。
また、2枚の多孔板による整流装置を用いるにあたり、その抵抗係数がISO5167に示されている抵抗係数の値(例えばK=5.0)では実用的ではない。
However, since both
In addition, when using a rectifier using two perforated plates, the resistance coefficient is not practical with the resistance coefficient value (for example, K = 5.0) shown in ISO5167.
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、管内平均流速に基づいて流量計測を行う場合、測定精度の向上を達成できる整流装置用多孔板、整流装置および流量計測装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a perforated plate for a rectifier, a rectifier, and a flow measurement device that can achieve improvement in measurement accuracy when measuring flow rate based on the average flow velocity in the pipe. The purpose is to do.
上記課題を解決するために、本発明の第1の技術手段は、円管内の流れを整流する整流装置用多孔板であって、該多孔板は、所定厚のプレートと、該プレートを貫通して設けられ、各孔の直径が互いに等しい複数個の貫通円孔とを有し、該貫通円孔は、前記プレートの中心に配置される1個の中央孔と、該中央孔と同心円上にて等間隔で配置される6個の第1同心孔と、該第1同心孔の外側で前記中央孔と同心円上にて等間隔で配置される6個の第2同心孔と、該第2同心孔の外側で前記中央孔と同心円上にて等間隔で配置される6個の第3同心孔と、該第3同心孔の外側で前記中央孔と同心円上にて等間隔で配置される12個の第4同心孔と、該第4同心孔の外側で前記中央孔と同心円上にて等間隔で配置される24個の第5同心孔とからなることを特徴としたものである。 In order to solve the above problems, a first technical means of the present invention is a perforated plate for a rectifier that rectifies a flow in a circular pipe, and the perforated plate penetrates the plate with a predetermined thickness. A plurality of through-holes having the same diameter, and the through-hole is arranged in a concentric circle with one central hole disposed at the center of the plate. Six first concentric holes arranged at equal intervals, six second concentric holes arranged at equal intervals on the outer side of the first concentric hole and concentrically with the central hole, and the second Six third concentric holes arranged equidistantly on the outer side of the concentric hole and concentrically with the central hole, and arranged equidistantly on the concentric circle with the central hole outside the third concentric hole. and 12 of the fourth concentric hole, and a 24 fifth concentric holes are arranged at equal intervals at the outside of the fourth concentric hole central hole concentric with In which was characterized by Rukoto.
第2の技術手段は、前記円管の内径をDとした場合、前記第1同心孔を前記プレートの中心から0.26Dで規定される前記同心円上に、前記第2同心孔を前記プレートの中心から0.42Dで規定される前記同心円上に、前記第3同心孔を前記プレートの中心から0.54Dで規定される前記同心円上に、前記第4同心孔を前記プレートの中心から0.68Dで規定される前記同心円上に、前記第5同心孔を前記プレートの中心から0.92Dで規定される前記同心円上にそれぞれ配置することを特徴としたものである。 In a second technical means, when the inner diameter of the circular tube is D, the first concentric hole is placed on the concentric circle defined by 0.26D from the center of the plate, and the second concentric hole is placed on the plate. On the concentric circle defined by 0.42D from the center, the third concentric hole on the concentric circle defined by 0.54D from the center of the plate, and on the fourth concentric hole from the center of the plate by. The fifth concentric holes are respectively arranged on the concentric circles defined by 0.92D from the center of the plate on the concentric circles defined by 68D.
第3の技術手段は、前記第3同心孔が、その両側で隣接する前記第4同心孔に連通されることを特徴としたものである。 The third technical means is characterized in that the third concentric hole communicates with the fourth concentric hole adjacent on both sides thereof.
第4の技術手段は、上流用多孔板および下流用多孔板を備えた整流装置であって、前記上流用多孔板が、所定厚のプレートと、該プレートを貫通して設けられ、各孔の直径が互いに等しい複数個の貫通円孔とを有し、前記上流用多孔板の貫通円孔は、隣接する相互の距離が前記プレートの中心では小さく前記プレートの周辺ほど大きくされ、前記下流用多孔板が、上記のいずれかの整流装置用多孔板であることを特徴としたものである。 A fourth technical means is a rectifier including an upstream perforated plate and a downstream perforated plate, wherein the upstream perforated plate is provided through a plate having a predetermined thickness and the plate. A plurality of through-holes having the same diameter, and the through-holes of the upstream perforated plate are arranged such that the distance between adjacent ones is smaller at the center of the plate and larger toward the periphery of the plate, The plate is any one of the above-described perforated plates for a rectifying device.
第5の技術手段は、上記の整流装置を備えると共に、前記下流用多孔板の下流に管内平均流速に基づいて流量計測を行う流量計を配置した流量計測装置であることを特徴としたものである。 A fifth technical means is a flow rate measuring device provided with the rectifying device described above and having a flow meter for measuring a flow rate based on an average flow velocity in the pipe downstream of the downstream perforated plate. is there.
本発明によれば、1個の中央孔、各6個の第1〜第3同心孔、12個の第4同心孔、そして、その外側に24個の第5同心孔からなる貫通円孔を設けているため、円管の壁付近の流速が大きくなり、管内平均流速に近い速度分布が得られるので、軸速度分布が超音波流量計の測定結果に一致可能になる。このため、例えば、超音波流量計や熱式流量計等のような管内平均流速に基づいて流量計測を行う場合には、測定精度の向上を図ることが可能になる。 According to the present invention, there are one central hole, six first to third concentric holes, twelve fourth concentric holes, and a through-hole consisting of 24 fifth concentric holes on the outside thereof. Since it is provided, the flow velocity near the wall of the circular tube increases, and a velocity distribution close to the average flow velocity in the tube is obtained, so that the axial velocity distribution can match the measurement result of the ultrasonic flowmeter. For this reason, for example, when the flow rate measurement is performed based on the average flow velocity in the pipe such as an ultrasonic flow meter or a thermal flow meter, it is possible to improve the measurement accuracy.
以下、図面を参照しながら本発明の整流装置用多孔板、整流装置および流量計測装置の好適な実施形態について説明する。
図1は、本発明の整流装置を備えた配管構成を説明する斜視図である。
配管構成1は、例えば空間二重曲り管路であり、管路入口10から管路出口15までが円形断面(例えば内径D=100mm)である。管路入口10は図1に示すZ軸の負方向に向けて開口し、管路出口15はY軸の正方向に向けて開口している。
Hereinafter, preferred embodiments of a perforated plate for a rectifying device, a rectifying device, and a flow rate measuring device of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view illustrating a piping configuration provided with a rectifying device of the present invention.
The
配管構成1は、管路入口10と管路出口15との間に、第1エルボ11、第2エルボ12、整流装置13、流量計14を有している。
管路入口10から第1エルボ11の始端までの距離は例えば発達流が得られる助走区間25Dで示すことができる。第1エルボ11の始端はZ軸の負方向に向けて開口し、第1エルボ11の終端はX軸の負方向に向けて開口している。第1エルボ11の終端から第2エルボ12の始端までの距離は例えばDで示すことができる。第2エルボ12の始端はX軸の正方向に向けて開口し、第2エルボ12の終端はY軸の正方向に向けて開口している。なお、第1,2エルボ11,12の曲率半径は、比較的強い旋回流を発生するために、例えば0.62Dに設定されている。
The
The distance from the
整流装置13は、詳細な構造は図2等で説明するが、第2エルボ12の終端から例えば距離2Dの位置に配置されている。整流装置13から管路出口15までは直管で形成されており、流量計14は整流装置13の終端から例えば距離8Dの位置に配置されている。なお、整流装置13の終端から管路出口15までの距離は例えば10Dで示すことができる。
Although the detailed structure of the
(第1の実施形態)
図2は、図1の整流装置を説明する部分断面図であり、流量計14以降を除き、第2エルボ12の下流側を断面図で示している。
整流装置13は、上流側の旋回整流用多孔板20および下流側の速度分布用多孔板30による2枚の多孔板を備えている。旋回整流用多孔板20は主として旋回成分を除去する機能を有しており、第2エルボ12の終端から旋回整流用多孔板20の始端までの距離は上述したように2Dで示すことができる。
(First embodiment)
FIG. 2 is a partial cross-sectional view for explaining the rectifier of FIG. 1, and shows a downstream side of the
The rectifying
また、図2に示すように、旋回整流用多孔板20の始端をY=0とし、このY=0となる断面の中心を座標の原点(X,Y,Z)=(0,0,0)としている。
一方、速度分布用多孔板30は主としてじょう乱を除去する機能を有し、速度分布用多孔板30の始端は、旋回整流用多孔板20の終端から距離L1の位置に配置されている。
なお、旋回整流用多孔板20が本発明の上流用多孔板に、速度分布用多孔板30が本発明の下流用多孔板にそれぞれ相当する。
As shown in FIG. 2, the starting end of the swirl rectifying
On the other hand, the velocity distribution
The swirl rectifying
流量計14は、速度分布用多孔板30の終端からの距離L2とすると、上述のように例えば8Dで示すことができる。流量計14には、管内平均流速に基づいて流量計測を行うもの、例えば超音波流量計や熱式流量計が配置されている。
The
図3は、図2の上流用多孔板を説明する正面図等であり、図3(A)は旋回整流用多孔板20の正面図を、図3(B)は旋回整流用多孔板20の断面図を示している。
旋回整流用多孔板20は、円板状のプレート21と、このプレート21を貫通して穿設された貫通円孔22とを有している。貫通円孔22は、非特許文献1に示された構造と同様に例えば計35個で構成され、かつ上流側のエッジ部分が面取りされており、いずれも同一の孔径dで形成されている。
3 is a front view for explaining the upstream perforated plate of FIG. 2, FIG. 3 (A) is a front view of the swirl rectifying
The swirl rectifying perforated
ただし、貫通円孔22の孔径dは例えば10mmに設定されている。なお、旋回整流用多孔板20の開口比βは0.56である。また、プレート21の板厚tは0.13Dで示すことができる。
ここで、旋回整流用多孔板20は、その抵抗係数Kが半径方向で均一な値を持ち、その流出角係数αが零になるように設計されており、貫通円孔22は、隣接する相互の距離がプレート21の中心では小さく、プレート21の周辺ほど大きくなっている。
However, the hole diameter d of the through-
Here, the swirl rectifying perforated
詳しくは、図3(A)に示すように、貫通円孔22は、ZX座標の第1象限(プレート21の1/4円に相当する)内に12個設けられている。各孔をZX座標で表わせば、まず、第1番目の孔h1(Z,X)=(0,0)、第2番目の孔h2(Z,X)=(0,0.142D)、第3番目の孔h3(Z,X)=(0,0.283D)、第4番目の孔h4(Z,X)=(0,0.423D)と示すことができる。
Specifically, as shown in FIG. 3A, twelve through-
続いて、第5番目の孔h5(Z,X)=(0.129D,0.078D)、第6番目の孔h6(Z,X)=(0.134D,0.225D)、第7番目の孔h7(Z,X)=(0.156D,0.381D)、第8番目の孔h8(Z,X)=(0.252D,0)、第9番目の孔h9(Z,X)=(0.255D,0.146D)、第10番目の孔h10(Z,X)=(0.288D,0.288D)、第11番目の孔h11(Z,X)=(0.396D,0)、第12番目の孔h12(Z,X)=(0.400D,0.151D)と示すことができる。 Subsequently, the fifth hole h5 (Z, X) = (0.129D, 0.078D), the sixth hole h6 (Z, X) = (0.134D, 0.225D), the seventh Hole h7 (Z, X) = (0.156D, 0.381D), eighth hole h8 (Z, X) = (0.252D, 0), ninth hole h9 (Z, X) = (0.255D, 0.146D), 10th hole h10 (Z, X) = (0.288D, 0.288D), 11th hole h11 (Z, X) = (0.396D, 0), the 12th hole h12 (Z, X) = (0.400D, 0.151D).
そして、これらをZX軸に対して線対称の位置、言い換えると、貫通円孔をZX座標の第2〜第4象限にも展開すると、計35個の貫通円孔22が、プレート21の中心では孔の分布が密になるのに対し、プレート21の周辺では孔の分布が疎になっている。
なお、この図3では、1枚のプレートからなる旋回整流用多孔板の例を挙げて説明したが、重量軽減や材料の節約を図るために、プレートにチューブを嵌合させて板厚tの旋回整流用多孔板を形成してもよい。また、旋回整流用多孔板をフランジ間に挟み込む場合、最外周に位置する貫通円孔(例えばh4,h7,h10,h11,h12)とプレートの外周縁との間には、孔を設けない領域が形成されていてもよい。
Then, when these are expanded in a line-symmetrical position with respect to the ZX axis, in other words, when the through-holes are developed in the second to fourth quadrants of the ZX coordinates, a total of 35 through-
In FIG. 3, the example of the swirl rectifying perforated plate made of one plate has been described. However, in order to reduce the weight and save the material, the tube is fitted to the plate and the plate thickness t is set. A swirl rectifying perforated plate may be formed. Further, when the perforated plate for swirl rectification is sandwiched between the flanges, a region in which no hole is provided between the through-circular hole (for example, h4, h7, h10, h11, h12) located on the outermost periphery and the outer peripheral edge of the plate May be formed.
図4は、図2の下流用多孔板を説明する正面図であり、図4(A)は速度分布用多孔板30の正面図を、図4(B)は孔の配列を説明するために、速度分布用多孔板30の一部分(30°)を抜き出した図を示している。
速度分布用多孔板30は、円板状のプレート31と、このプレート31を貫通して穿設された貫通円孔32とを有する。貫通円孔32は、例えば計55個で構成され、いずれも同一の孔径dで形成されている。
4 is a front view for explaining the downstream porous plate of FIG. 2, FIG. 4 (A) is a front view of the velocity distribution
The velocity distribution
ただし、貫通円孔32の孔径dは、旋回整流用多孔板20と同様に例えば10mmに設定され、非特許文献1に開示の孔径7mmよりも大きくされている。なお、速度分布用多孔板30の開口比βは0.54である。また、プレート31の板厚tは0.035Dで示すことができる。
ここで、速度分布用多孔板30は、その抵抗係数Kが半径方向で均一な値を持ち、その流出角係数αも均一な値になるように設計されており、貫通円孔32は、非特許文献1に示された構造の設計法に従って複数の同心円上に孔を設けている。
However, the hole diameter d of the through-
Here, the velocity distribution
詳しくは、図4(A)に示すように、貫通円孔32は、1個の中央孔H0がプレート31の中心に設けられ、この中央孔H0の周囲に例えば5重の同心円が設定されている。
まず、第1同心孔H1は例えば6個からなり、中央孔H0と同心円上にて等間隔(例えば60°毎)で配置されている。図4(B)に示すように、第1同心孔H1に関する同心円の半径r1は0.26Dで示すことができる。
Specifically, as shown in FIG. 4A, the through-
First, the first concentric holes H1 are, for example, six, and are arranged at equal intervals (for example, every 60 °) on the concentric circle with the central hole H0. As shown in FIG. 4B, the radius r1 of the concentric circle related to the first concentric hole H1 can be represented by 0.26D.
第2同心孔H2は例えば6個からなり、第1同心孔H1の外側であって中央孔H0と同心円上にて等間隔(例えば60°毎)で配置されている。第2同心孔H2に関する同心円の半径r2は0.42Dで示すことができる。第3同心孔H3も例えば6個からなり、第2同心孔H2の外側であって中央孔H0と同心円上にて等間隔(例えば60°毎)で配置されている。第3同心孔H3に関する同心円の半径r3は0.54Dで示すことができる。 The number of the second concentric holes H2 is, for example, six, and they are arranged at equal intervals (for example, every 60 °) on the outer side of the first concentric hole H1 and concentrically with the central hole H0. The radius r2 of the concentric circle with respect to the second concentric hole H2 can be shown as 0.42D. The third concentric holes H3 are also composed of, for example, six, and are arranged at equal intervals (for example, every 60 °) outside the second concentric holes H2 and concentrically with the central hole H0. The radius r3 of the concentric circle for the third concentric hole H3 can be shown as 0.54D.
次に、第4同心孔H4は例えば12個からなる。第4同心孔H4は、第3同心孔H3の外側であって中央孔H0と同心円上にて等間隔(例えば30°毎)で配置されている。第4同心孔H4に関する同心円の半径r4は0.68Dで示すことができる。
ただし、第5同心孔H5は、非特許文献1のような12個ではなく、例えば24個からなり、第4同心孔H4の外側であって中央孔H0と同心円上にて等間隔(例えば15°毎)で配置されている。このため、非特許文献1の構造に比べて円管の壁付近の流速を大きくすることができる。第5同心孔H5に関する同心円の半径r5は0.92Dで示すことができる。
Next, the fourth concentric hole H4 is composed of, for example, twelve. The fourth concentric holes H4 are arranged at equal intervals (for example, every 30 °) outside the third concentric hole H3 and concentrically with the central hole H0. The radius r4 of the concentric circle with respect to the fourth concentric hole H4 can be shown as 0.68D.
However, the number of the fifth concentric holes H5 is not twelve as in
なお、速度分布用多孔板30は、各孔の大径化を図って多孔板の製造を容易にするために、非特許文献1の構造に比べて同心円の数を減らすと共に、同心円の半径の値を変更している。また、この図4でも、1枚のプレートからなる速度分布用多孔板の例を挙げて説明するが、重量軽減や材料の節約を図るために、プレートにチューブを嵌合させて板厚tの速度分布用多孔板を形成してもよい。また、速度分布用多孔板をフランジ間に挟み込む場合、最外周に位置する貫通円孔(例えばH5)とプレートの外周縁との間には、孔を設けない領域が形成されていてもよい。
The velocity distribution
(第2の実施形態)
図5は、第2の実施形態の下流用多孔板を説明する正面図であり、図5(A)は速度分布用多孔板40の正面図を、図5(B)は孔の配列を説明するために、速度分布用多孔板40の一部分(30°)を抜き出した図を示している。
速度分布用多孔板40も、速度分布用多孔板30と同様に、1枚のプレート41(板厚t=0.035D)に同一の孔径d(例えば10mm)の貫通円孔42を有しているが、貫通円孔42は例えば計43個で構成されている。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a front view for explaining the downstream porous plate of the second embodiment, FIG. 5 (A) is a front view of the velocity distribution
Similarly to the velocity distribution
具体的には、貫通円孔42は、貫通円孔32と同様に1個の中央孔H0の周囲に例えば5重の同心円が設定され、同心円の半径r1〜r5も貫通円孔32と同じ値であるが、図5に2点鎖線で示した第3同心孔H3と第4同心孔H4との間隔が狭くなっていることが分かる。そこで、第3同心孔H3は、プレート41の周方向で見て、その両側で隣接する第4同心孔H4に連通されている。このため、貫通円孔42は、図4の貫通円孔32に比べて12個少なくなり、計43個になる。なお、速度分布用多孔板40の開口比βは0.58である。
Specifically, in the through-
このように、第3同心孔H3と第4同心孔H4とを近接配置する場合、各孔の大径化を図って第3同心孔H3と第4同心孔H4とを連通させるので、各孔を連通させない場合に比べて速度分布用多孔板の製造が容易になる。
続いて、上記整流装置の解析結果について説明する。本解析で検討した整流装置には、図3で説明した旋回整流用多孔板20および図5で説明した速度分布用多孔板40を組み合わせている。そして、旋回整流用多孔板20の終端から速度分布用多孔板40の始端までの距離L1=Dに設定した整流装置(以下、本実施例Aとする)と、旋回整流用多孔板20の終端から速度分布用多孔板40の始端までの距離L1=2Dに設定した整流装置(以下、本実施例Bとする)と、図3で説明した旋回整流用多孔板20のみの整流装置(以下、比較例とする)とについて、本実施例A,Bは速度分布用多孔板40の終端からの距離L2=8Dの位置における整流効果を、比較例は旋回整流用多孔板20の終端からの距離L2=8Dの位置における整流効果を検討した(図6、図7)。
As described above, when the third concentric hole H3 and the fourth concentric hole H4 are arranged close to each other, the diameter of each hole is increased so that the third concentric hole H3 and the fourth concentric hole H4 communicate with each other. As compared with the case where no is communicated, the production of the velocity distribution porous plate is facilitated.
Then, the analysis result of the said rectifier is demonstrated. In the rectifier studied in this analysis, the swirl rectifying perforated
図6は、本実施例、比較例に対する旋回角を説明する図であり、図6(A)は垂直(X)方向に対する旋回流の流れ角を、図6(B)は水平(Z)方向に対する旋回流の流れ角をそれぞれ示している。なお、φu=tan−1(U/V)、φw=tan−1(W/V)、Uは速度のX成分、Vは速度のY成分、Wは速度のZ成分であり、図6(A)の縦軸はφuの絶対値、図6(B)の縦軸はφwの絶対値を示している。Rは配管の半径であり、図6(A),(B)の横軸はX座標やZ座標での測定位置を無次元化している。 6A and 6B are diagrams for explaining the swirl angle with respect to the present embodiment and the comparative example. FIG. 6A shows the swirl flow angle with respect to the vertical (X) direction, and FIG. 6B shows the horizontal (Z) direction. The flow angles of the swirling flow with respect to are respectively shown. Φ u = tan −1 (U / V), φ w = tan −1 (W / V), U is the velocity X component, V is the velocity Y component, and W is the velocity Z component. ordinate the absolute value of phi u of 6 (a), the vertical axis in FIG. 6 (B) shows the absolute value of phi w. R is the radius of the pipe, and the horizontal axis in FIGS. 6A and 6B represents the measurement position in the X coordinate or Z coordinate as dimensionless.
図6の実線は旋回角2°を示し、旋回流の影響が推測式流量計の測定精度に影響を及ぼさないと考えられている値である。なお、図6の破線は多孔板なしの場合の解析値である。
上記の比較例は、図6(A),(B)に●で示しており、図6の破線よりは旋回成分を除去できるものの、図6の実線付近の値で現れているので、1枚の多孔板で偏りを伴う旋回流を除去するのは難しいことが分かる。
The solid line in FIG. 6 indicates a swivel angle of 2 °, and is a value that is considered that the influence of the swirl flow does not affect the measurement accuracy of the speculative flow meter. In addition, the broken line of FIG. 6 is an analysis value when there is no perforated plate.
The above comparative example is indicated by ● in FIGS. 6 (A) and 6 (B). Although the swirl component can be removed from the broken line in FIG. 6, it appears at a value near the solid line in FIG. It can be seen that it is difficult to remove the swirl flow accompanied by bias with the perforated plate.
これに対し、図6(A),(B)に○で示すように、本実施例A(L1=D)は、比較例に比べて小さな値が多く現れている。さらに図6(A),(B)に□で示すように、本実施例B(L1=2D)は、本実施例Aに比べて小さな値が多く現れている。このため、本実施例A,Bはいずれも旋回成分を除去する機能に優れ、特に、本実施例Bが旋回成分を除去するために有効な整流装置であることが分かる。 On the other hand, as shown by a circle in FIGS. 6A and 6B, in Example A (L 1 = D), many smaller values appear than in the comparative example. Further, as indicated by □ in FIGS. 6A and 6B, in Example B (L 1 = 2D), many smaller values appear than in Example A. For this reason, both of Examples A and B are excellent in the function of removing the swirling component, and it can be seen that the present Example B is particularly an effective rectifier for removing the swirling component.
図7は、本実施例、比較例に対する軸速度分布を説明する図であり、図7(A)は本実施例Aの軸速度分布を、図7(B)は本実施例Bの軸速度分布を、図7(C)は比較例の軸速度分布をそれぞれ示している。なお、Vmは管内平均流速であり、図7(A)〜(C)の縦軸は軸方向速度Vを無次元化している。
また、軸方向速度分布の測定には、例えば4測線の伝搬時間逆数差法による超音波流量計を用い、発達流を生成させるために助走区間を十分に設け、作動流体にはガソリンを用いて測定レイノルズ数Re=104〜107の範囲で測定した。すなわち、計測している流速は、超音波が伝搬していく経路上の平均流速(線平均流速)であるため、流量補正係数によって管内平均流速(面の平均流速)に補正した後に、管路断面積を乗じて流量を算出している。測定間隔はマイクロ秒のオーダであるが、ここでは、速度分布の傾向を把握するために測定値(14,550個)を平均した。本解析では、流体を空気(粘性係数μ=1.822×10−5Pa・s、密度ρ=1.205kg/m3)とし、レイノルズ数を上記の測定レイノルズ数の範囲(104〜107)の下限に近い値(7.3×104)とした。
7A and 7B are diagrams for explaining the axial speed distribution for the present example and the comparative example. FIG. 7A shows the axial speed distribution of this example A, and FIG. 7B shows the axial speed of this example B. FIG. 7C shows the axial velocity distribution of the comparative example. Note that Vm is the average flow velocity in the pipe, and the vertical axis in FIGS.
For the measurement of the axial velocity distribution, for example, an ultrasonic flowmeter based on the reciprocal difference in propagation time of four measuring lines is used, and a running section is sufficiently provided to generate a development flow, and gasoline is used as a working fluid. Measurement was performed in the range of Reynolds number Re = 10 4 to 10 7 . That is, since the measured flow velocity is the average flow velocity (linear average flow velocity) on the path along which the ultrasonic wave propagates, after correcting to the average flow velocity in the pipe (average surface flow velocity) by the flow correction coefficient, The flow rate is calculated by multiplying the cross-sectional area. The measurement interval is on the order of microseconds. Here, the measured values (14,550) were averaged in order to grasp the tendency of the velocity distribution. In this analysis, the fluid is air (viscosity coefficient μ = 1.822 × 10 −5 Pa · s, density ρ = 1.205 kg / m 3 ), and the Reynolds number is in the above-described range of Reynolds number (10 4 to 10 7 ) The value was close to the lower limit (7.3 × 10 4 ).
上記の比較例は、図7(C)に●で示す垂直面(X/R)上の軸方向速度、○で示す水平面(Z/R)上の軸方向速度が、◇で示す超音波流量計の測定結果に一致しないことが分かる。
これに対し、図7(A)に●や○で示すように、本実施例A(L1=D)は、V/Vm=1.0の位置に集中し、比較例に比べて◇で示す超音波流量計の測定結果に一致する箇所が多く現れている。さらに図7(B)に●や○で示すように、本実施例B(L1=2D)は、本実施例Aに比べて◇で示す超音波流量計の測定結果に一致する箇所が多く現れている。
In the above comparative example, in FIG. 7C, the axial velocity on the vertical plane (X / R) indicated by ●, the axial velocity on the horizontal plane (Z / R) indicated by ○ is the ultrasonic flow rate indicated by ◇. It turns out that it does not correspond with the measurement result of the total.
On the other hand, as shown by ● and ◯ in FIG. 7A, Example A (L 1 = D) is concentrated at the position of V / Vm = 1.0, and ◇ compared with the comparative example. Many portions that coincide with the measurement results of the ultrasonic flowmeter shown appear. Further, as shown by ● and ○ in FIG. 7B, in this example B (L 1 = 2D), there are many portions that match the measurement result of the ultrasonic flowmeter indicated by ◇ compared to this example A. Appears.
このように、本実施例A,Bはいずれも例えば、超音波流量計や熱式流量計等のような管内平均流速に基づいて流量計測を行う場合には、再現性や繰り返し性試験において優れた性能を発揮することが分かる。この結果、本実施例A,Bによれば、管内平均流速に基づいて流量計測を行う流量計による測定精度の向上を達成でき、かつ、実用的な整流装置を提供できる。 As described above, both of Examples A and B are excellent in reproducibility and repeatability test when the flow rate is measured based on the average flow velocity in the pipe such as an ultrasonic flow meter and a thermal flow meter. It can be seen that it demonstrates its performance. As a result, according to Examples A and B, it is possible to achieve an improvement in measurement accuracy by a flow meter that performs flow rate measurement based on the average flow velocity in the pipe, and to provide a practical rectifier.
また、整流装置の抵抗係数Kについては、本実施例Aの場合はK=3.94に、本実施例Bの場合はK=3.98になる。ここで、例えば本実施例Bの値を挙げて考察すると、比較例の場合(K=1.5〜2.3)に比べて1.73〜2.65倍になるが、ISO5167に記載されている抵抗係数(例えばK=5.0)よりも小さな値であるので、十分に実用的な整流装置であることが分かる。 Further, the resistance coefficient K of the rectifier is K = 3.94 in the present embodiment A, and K = 3.98 in the present embodiment B. Here, for example, considering the value of Example B, it is 1.73 to 2.65 times that of the comparative example (K = 1.5 to 2.3), but is described in ISO5167. Since the value is smaller than the resistance coefficient (for example, K = 5.0), it can be seen that the rectifier is sufficiently practical.
なお、上記の試験結果は、図5で説明した速度分布用多孔板40を用いているが、これは貫通円孔の加工のし易さを考慮して採用したものであり、図4で説明した速度分布用多孔板30を用いても同様の試験結果が得られると考えられる。
In addition, although the said test result uses the
1…配管構成、10…管路入口、11…第1エルボ、12…第2エルボ、13…整流装置、14…流量計、15…管路出口、20…旋回整流用多孔板、21…プレート、22…貫通円孔、30,40…速度分布用多孔板、31,41…プレート、32,42…貫通円孔。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該多孔板は、所定厚のプレートと、該プレートを貫通して設けられ、各孔の直径が互いに等しい複数個の貫通円孔とを有し、
該貫通円孔は、前記プレートの中心に配置される1個の中央孔と、該中央孔と同心円上にて等間隔で配置される6個の第1同心孔と、該第1同心孔の外側で前記中央孔と同心円上にて等間隔で配置される6個の第2同心孔と、該第2同心孔の外側で前記中央孔と同心円上にて等間隔で配置される6個の第3同心孔と、該第3同心孔の外側で前記中央孔と同心円上にて等間隔で配置される12個の第4同心孔と、該第4同心孔の外側で前記中央孔と同心円上にて等間隔で配置される24個の第5同心孔とからなることを特徴とする整流装置用多孔板。 A perforated plate for a rectifier that rectifies the flow in a circular pipe,
The perforated plate has a plate having a predetermined thickness, and a plurality of through-holes provided through the plate and having the same diameter.
The through-holes include one central hole arranged at the center of the plate, six first concentric holes arranged at equal intervals on a concentric circle with the central hole, and the first concentric holes. Six second concentric holes arranged equidistantly on the outer side and concentrically with the central hole, and six outer parts arranged equidistantly on the concentric circle with the central hole outside the second concentric hole A third concentric hole, twelve fourth concentric holes arranged equidistantly on the outer side of the third concentric hole and concentrically with the central hole, and a concentric circle with the central hole outside the fourth concentric hole rectifier for perforated plate, wherein the 24 fifth concentric hole and Tona Rukoto arranged at equal intervals at the top.
前記上流用多孔板は、所定厚のプレートと、該プレートを貫通して設けられ、各孔の直径が互いに等しい複数個の貫通円孔とを有し、前記上流用多孔板の貫通円孔が、隣接する相互の距離が前記プレートの中心では小さく前記プレートの周辺ほど大きくされ、
前記下流用多孔板が、請求項1から3のいずれか1項に記載の整流装置用多孔板であることを特徴とする整流装置。 A rectifier including an upstream porous plate and a downstream porous plate,
The upstream perforated plate includes a plate having a predetermined thickness and a plurality of through-holes provided through the plate and having the same diameter. The through-holes of the upstream perforated plate The distance between adjacent ones is smaller at the center of the plate and larger at the periphery of the plate,
The rectifying device according to claim 1, wherein the downstream porous plate is the rectifying device porous plate according to claim 1.
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