JPH0327845B2 - - Google Patents
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- JPH0327845B2 JPH0327845B2 JP559385A JP559385A JPH0327845B2 JP H0327845 B2 JPH0327845 B2 JP H0327845B2 JP 559385 A JP559385 A JP 559385A JP 559385 A JP559385 A JP 559385A JP H0327845 B2 JPH0327845 B2 JP H0327845B2
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
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- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
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- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
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- Measuring Volume Flow (AREA)
- Details Of Flowmeters (AREA)
Description
<産業上の利用分野>
本発明は、湿り気体の流量を水分補正して算出
することができる気体流量測定装置に関する。 <従来技術> 湿り気体の流量を差圧方式で測定する場合は、
温度補正及び圧力補正すると共に水分補正も必要
である。即ち、現実には測定ガス中に占める水分
の影響は無視できない程大きく、水分の影響も考
慮した正確な流量を測定することは、省エネの点
からも必要なことである。 一般に湿り気体の流量QNfの補正式は、次式で
与えられる。 (1)式は第1番目の根号は比重量、第2番目の根
号は温度補正項、第3番目の根号は発力補正項、
第4番目の根号は圧縮係数、第5番目の根号は水
分補正項をそれぞれ表わしている。 ここに、 γNbtr:設計基準組成の湿り気体中の乾燥気体分
圧下におけるその気体の比重量を標準状態に換
算した値 γNftr:使用状態組成の湿り気体中の乾燥気体分
圧下におけるその気体の比重量を標準状態に換
算した値 Tb:設計基準状態の絶対温度 Tf:使用状態の絶対温度 Pb:設計基準状態の絶対圧力 Pf:使用状態の絶対圧力 ZNftr:使用状態組成の流体の標準状態における圧
縮係数 Zbtr:設計基準状態の乾燥気体の圧縮係数 ZNbtr:設計基準組成の流体の標準状態における
圧縮係数 Zftr:使用状態の乾燥気体の圧縮係数 QNO:設計基準状態の見かけ容積流量を標準状態
に換算した見かけ容積流量 (1)式における水分補正項Kは相対湿度f、bに
より次のように表わされる。 ここに、 Pfs:使用状態における飽和水蒸気絶対圧力 Pbs:設計基準状態における飽和水蒸気絶対圧力f :使用状態における相対湿度b :設計基準状態における相対湿度 PN:標準状態の絶対圧力 γbs:設計基準状態における飽和水蒸気比重量 γfs:使用状態における飽和水蒸気比重量 (2)式より明らかなように、水分補正項が余りに
も複雑であり、高精度の補正は極めて複雑な演算
処理を必要として現実的でなく、相対湿度の測定
も直接測定は困難で換算演算を必要とする等装置
が複雑高価となる問題点がある。 <発明が解決しようとする問題点> 本発明の目的は、流体の温度、圧力の状態変化
に影響を受けず、かつ一次式による近似補正が可
能な流量測定装置の提供にある。 <問題点を解決するための手段> 本発明の構成上の特徴は、湿り気体の流量を温
度、圧力補正すると共に水分補正も含めて差圧方
式で測定する場合において、水分補正係数を絶対
湿度の関数として求め、気体流量を測定するに際
し気体の測定絶対湿度に応じた補正係数を設計基
準状態における容積流量に温度補正項、圧力補正
項と共に乗じて水分補正した湿り気体流量を算出
するようにした点にある。 <作用> 差圧式で流量が測定される際に温度、圧力と共
に絶対湿度検出器によつて絶対湿度が検出され、
所定の積算式に基づいて湿度の補正係数が演算さ
れ、又はあらかじめ記憶されたテーブルより読出
され、温度、圧力補正と同時に湿度が補正演算さ
れ標準状態における湿度に換算された容積流量信
号に変換される。 <実施例> 第1図は本発明の一実施例を示す構成図であ
り、1はその中を湿り気体Fが流れる配管、2は
配管中に配された差圧伝送器でΔPはその出力、
3は配管中の気体圧力を検出する圧力検出器でP
はその出力、4は配管中の気体の温度を検出する
温度検出器でTはその出力、5は配管中の気体の
絶対湿度を検出する絶対湿度検出器でHfはその
出力を示す。 6は第1演算手段で差圧ΔPにP/Tを乗じて
開平し、温度、圧力を標準状態に換算した流量
QNOを出力する。7は本発明の主要部であり、検
出された絶対湿度Hfに基づいて標準状態に換算
した流量QNfを出力する。この場合の補正係数を
KWとすると QNf=KW・QNO (3) となる。 以下KWをHfにより表わすプロセスを説明す
る。まず気体は理想気体として扱えるものと仮定
する。 まず、目盛基準が標準状態である計器の指示値
(見かけの容積流量)QNOから、標準状態の真の
容積QNfを求める補正式を誘導する。 乾き空気の重量流量は、状態変化に対して不変
なので、次の式(4)、(5)、(6)が成立する。 Qf・γfd=QNf・γNfd(真の流量) (4) Qb・γbd=QNO・γNbd(見かけの流量) (5) 式(4)、(5)を(6)へ代入して、結果を整理すると式
(7)が得られる。 ここに、 Qf:使用状態の容積流量 Qb:設計基準状態の見かけ容積流量QNO QNf:Qfの標準状態への換算値 QNO:Qbの標準状態への換算値 γfd:使用状態における乾き空気の比重量 γdd:設計基準状態における乾き空気の比重量 γNfd:γfdの標準状態への換算値 γNbd:γbdの標準状態への換算値 使用状態の比重量については、 γf=γfd+γf〓=γfb(1+Xf) (8) γfd=γNfd・Pfd/PN・TN/Tf=γNfd・Pf−Pf〓/PN
・TN/Tf =γNfd・Pf/PN(1−ef)TN/Tf (9) が成り立つ。同様に設計基準状態の比重量につい
ては、次の式(10)、(11)が成立する。 γb=γbd+γb〓=γbd(1+Xb) (10) γbd=γNbdPb/PN(1−eb)TN/Tb (11) ここに、 γf:使用状態の湿り空気の比重量 γf〓:使用状態の水蒸気の比重量 γb:設計基準状態の湿り空気の比重量 γb〓:設計基準状態の水蒸気の比重量 Tf:使用状態の湿り空気の絶対温度 Tb:設計基準状態の湿り空気の絶対温度 TN:標準状態の湿り空気の絶対温度 Pf:使用状態の湿り空気の全圧(Pf=Pfd+Pf〓) Pfd:使用状態の乾き空気の分圧 Pf〓:使用状態の水蒸気の分圧 Pb:設計基準状態の湿り空気の全圧(Pb=Pbd+
Pb〓) Pbd:設計基準状態の乾き空気の分圧 Pb〓:設計基準状態の水蒸気の分圧 PN:標準状態の乾き空気の圧力 Xf:使用状態の絶対湿度(Xf=γf〓/γfd) Xb:設計基準状態の絶対湿度(Xb=γb〓/γbd) ef:使用状態の圧力比(ef=Pf〓/Pf) eb:設計基準状態の圧力比(eb=Pb〓/Pb) 式(8)、(9)、(10)、(11)を式(7)へ代入して結果を
整理すると、次の式(12)が得られる。 ここで(1)項は比重量補正係数K〓、(2)項は温度
補正係数KT、(3)項は圧力補正係数Kp、(4)項は湿
度補正係数KWである。したがつて、 となる。 次に圧力比と絶対湿度との関係を考察する、一
般に絶対湿度Xと乾き空気の分圧Pd、水蒸気の
分圧P〓の間には、次の関係があることが知られ
ている。 x=γ〓/γd=M〓/Md=P〓/Pd (14) P〓/Pd=(Md/M〓)・X (15) ここに、 Md:空気の分子量(Md=28.95) M〓:水蒸気の分子量(M〓=18.0106) 圧力比eは、式(15)を用いて次のように表わ
される。 e=P〓/P=P〓/Pd+P〓=(P〓/Pd/1+(P〓+P
d) =(Md/Mω)X/1+(Md/M〓)X (16) ここに、P=Pd+P〓 1−e=1−(Md/M〓)X/1+(Md/M〓)X =1/1+(Md/M〓)X (17) ここで式(17)を(13)へ代入すると、 が得られ、湿度補正係数KWを絶対湿度Xだけ表
わすことができる。 また、絶対湿度が乾き空気1〔Nm3〕中の水蒸
気の重量H〔g〕で表示される場合、乾き空気の
0℃、760mmHgにおける比重量は1293〔g/Nm3〕
であるから、 X=H/1293 (18) となる。したがつて、湿度補正係数KWは次の式
(13b)のようになる ここに、 Hf:使用状態の絶対湿度〔g/Nm3〕 Hb:設計基準状態の絶対湿度〔g/Nm3〕 Nd=28.95、M〓=18.0106を代入すると、次の
式(13c)が得られる。 ここで、絶対湿度Hfの範囲5〜60〔g/Nm3〕
に対する補正係数KWの計算例を次表に示す。こ
の場合の設計基準はHb=20〔g/Nm3〕であり、
従つて式(13c)の分子は、 √(1293+b)(804.4+b) =√1313×824.4=1040.40 である。 湿度変化と湿度補正係数の関係
することができる気体流量測定装置に関する。 <従来技術> 湿り気体の流量を差圧方式で測定する場合は、
温度補正及び圧力補正すると共に水分補正も必要
である。即ち、現実には測定ガス中に占める水分
の影響は無視できない程大きく、水分の影響も考
慮した正確な流量を測定することは、省エネの点
からも必要なことである。 一般に湿り気体の流量QNfの補正式は、次式で
与えられる。 (1)式は第1番目の根号は比重量、第2番目の根
号は温度補正項、第3番目の根号は発力補正項、
第4番目の根号は圧縮係数、第5番目の根号は水
分補正項をそれぞれ表わしている。 ここに、 γNbtr:設計基準組成の湿り気体中の乾燥気体分
圧下におけるその気体の比重量を標準状態に換
算した値 γNftr:使用状態組成の湿り気体中の乾燥気体分
圧下におけるその気体の比重量を標準状態に換
算した値 Tb:設計基準状態の絶対温度 Tf:使用状態の絶対温度 Pb:設計基準状態の絶対圧力 Pf:使用状態の絶対圧力 ZNftr:使用状態組成の流体の標準状態における圧
縮係数 Zbtr:設計基準状態の乾燥気体の圧縮係数 ZNbtr:設計基準組成の流体の標準状態における
圧縮係数 Zftr:使用状態の乾燥気体の圧縮係数 QNO:設計基準状態の見かけ容積流量を標準状態
に換算した見かけ容積流量 (1)式における水分補正項Kは相対湿度f、bに
より次のように表わされる。 ここに、 Pfs:使用状態における飽和水蒸気絶対圧力 Pbs:設計基準状態における飽和水蒸気絶対圧力f :使用状態における相対湿度b :設計基準状態における相対湿度 PN:標準状態の絶対圧力 γbs:設計基準状態における飽和水蒸気比重量 γfs:使用状態における飽和水蒸気比重量 (2)式より明らかなように、水分補正項が余りに
も複雑であり、高精度の補正は極めて複雑な演算
処理を必要として現実的でなく、相対湿度の測定
も直接測定は困難で換算演算を必要とする等装置
が複雑高価となる問題点がある。 <発明が解決しようとする問題点> 本発明の目的は、流体の温度、圧力の状態変化
に影響を受けず、かつ一次式による近似補正が可
能な流量測定装置の提供にある。 <問題点を解決するための手段> 本発明の構成上の特徴は、湿り気体の流量を温
度、圧力補正すると共に水分補正も含めて差圧方
式で測定する場合において、水分補正係数を絶対
湿度の関数として求め、気体流量を測定するに際
し気体の測定絶対湿度に応じた補正係数を設計基
準状態における容積流量に温度補正項、圧力補正
項と共に乗じて水分補正した湿り気体流量を算出
するようにした点にある。 <作用> 差圧式で流量が測定される際に温度、圧力と共
に絶対湿度検出器によつて絶対湿度が検出され、
所定の積算式に基づいて湿度の補正係数が演算さ
れ、又はあらかじめ記憶されたテーブルより読出
され、温度、圧力補正と同時に湿度が補正演算さ
れ標準状態における湿度に換算された容積流量信
号に変換される。 <実施例> 第1図は本発明の一実施例を示す構成図であ
り、1はその中を湿り気体Fが流れる配管、2は
配管中に配された差圧伝送器でΔPはその出力、
3は配管中の気体圧力を検出する圧力検出器でP
はその出力、4は配管中の気体の温度を検出する
温度検出器でTはその出力、5は配管中の気体の
絶対湿度を検出する絶対湿度検出器でHfはその
出力を示す。 6は第1演算手段で差圧ΔPにP/Tを乗じて
開平し、温度、圧力を標準状態に換算した流量
QNOを出力する。7は本発明の主要部であり、検
出された絶対湿度Hfに基づいて標準状態に換算
した流量QNfを出力する。この場合の補正係数を
KWとすると QNf=KW・QNO (3) となる。 以下KWをHfにより表わすプロセスを説明す
る。まず気体は理想気体として扱えるものと仮定
する。 まず、目盛基準が標準状態である計器の指示値
(見かけの容積流量)QNOから、標準状態の真の
容積QNfを求める補正式を誘導する。 乾き空気の重量流量は、状態変化に対して不変
なので、次の式(4)、(5)、(6)が成立する。 Qf・γfd=QNf・γNfd(真の流量) (4) Qb・γbd=QNO・γNbd(見かけの流量) (5) 式(4)、(5)を(6)へ代入して、結果を整理すると式
(7)が得られる。 ここに、 Qf:使用状態の容積流量 Qb:設計基準状態の見かけ容積流量QNO QNf:Qfの標準状態への換算値 QNO:Qbの標準状態への換算値 γfd:使用状態における乾き空気の比重量 γdd:設計基準状態における乾き空気の比重量 γNfd:γfdの標準状態への換算値 γNbd:γbdの標準状態への換算値 使用状態の比重量については、 γf=γfd+γf〓=γfb(1+Xf) (8) γfd=γNfd・Pfd/PN・TN/Tf=γNfd・Pf−Pf〓/PN
・TN/Tf =γNfd・Pf/PN(1−ef)TN/Tf (9) が成り立つ。同様に設計基準状態の比重量につい
ては、次の式(10)、(11)が成立する。 γb=γbd+γb〓=γbd(1+Xb) (10) γbd=γNbdPb/PN(1−eb)TN/Tb (11) ここに、 γf:使用状態の湿り空気の比重量 γf〓:使用状態の水蒸気の比重量 γb:設計基準状態の湿り空気の比重量 γb〓:設計基準状態の水蒸気の比重量 Tf:使用状態の湿り空気の絶対温度 Tb:設計基準状態の湿り空気の絶対温度 TN:標準状態の湿り空気の絶対温度 Pf:使用状態の湿り空気の全圧(Pf=Pfd+Pf〓) Pfd:使用状態の乾き空気の分圧 Pf〓:使用状態の水蒸気の分圧 Pb:設計基準状態の湿り空気の全圧(Pb=Pbd+
Pb〓) Pbd:設計基準状態の乾き空気の分圧 Pb〓:設計基準状態の水蒸気の分圧 PN:標準状態の乾き空気の圧力 Xf:使用状態の絶対湿度(Xf=γf〓/γfd) Xb:設計基準状態の絶対湿度(Xb=γb〓/γbd) ef:使用状態の圧力比(ef=Pf〓/Pf) eb:設計基準状態の圧力比(eb=Pb〓/Pb) 式(8)、(9)、(10)、(11)を式(7)へ代入して結果を
整理すると、次の式(12)が得られる。 ここで(1)項は比重量補正係数K〓、(2)項は温度
補正係数KT、(3)項は圧力補正係数Kp、(4)項は湿
度補正係数KWである。したがつて、 となる。 次に圧力比と絶対湿度との関係を考察する、一
般に絶対湿度Xと乾き空気の分圧Pd、水蒸気の
分圧P〓の間には、次の関係があることが知られ
ている。 x=γ〓/γd=M〓/Md=P〓/Pd (14) P〓/Pd=(Md/M〓)・X (15) ここに、 Md:空気の分子量(Md=28.95) M〓:水蒸気の分子量(M〓=18.0106) 圧力比eは、式(15)を用いて次のように表わ
される。 e=P〓/P=P〓/Pd+P〓=(P〓/Pd/1+(P〓+P
d) =(Md/Mω)X/1+(Md/M〓)X (16) ここに、P=Pd+P〓 1−e=1−(Md/M〓)X/1+(Md/M〓)X =1/1+(Md/M〓)X (17) ここで式(17)を(13)へ代入すると、 が得られ、湿度補正係数KWを絶対湿度Xだけ表
わすことができる。 また、絶対湿度が乾き空気1〔Nm3〕中の水蒸
気の重量H〔g〕で表示される場合、乾き空気の
0℃、760mmHgにおける比重量は1293〔g/Nm3〕
であるから、 X=H/1293 (18) となる。したがつて、湿度補正係数KWは次の式
(13b)のようになる ここに、 Hf:使用状態の絶対湿度〔g/Nm3〕 Hb:設計基準状態の絶対湿度〔g/Nm3〕 Nd=28.95、M〓=18.0106を代入すると、次の
式(13c)が得られる。 ここで、絶対湿度Hfの範囲5〜60〔g/Nm3〕
に対する補正係数KWの計算例を次表に示す。こ
の場合の設計基準はHb=20〔g/Nm3〕であり、
従つて式(13c)の分子は、 √(1293+b)(804.4+b) =√1313×824.4=1040.40 である。 湿度変化と湿度補正係数の関係
【表】
ここで明らかなように、KWは1.0150より0.9620
まで変化するが、各データ間の差ΔKWはほぼ一
定値となることが注目され、これは絶対湿度の変
化に対して補正係数がほぼ直線で近似し得ること
を示している。 第2図はこの関係をグラフにしたもので、直線
的関係が得られることが明らかである。 本発明における第2演算手段7における補正演
算は、補正のタイミング毎にコンピユータ手段に
よつて(13c)式を演算して補正係数KWを求めて
もよいし、絶対湿度の範囲があらかじめ予測され
る場合は、前出の表をROM等のテーブルに記憶
しておいて検出絶対湿度Hfに対応する補正係数
KWを読出してくるようにしてもよい。又アナロ
グ的な折線関数発生手段を用いることも可能であ
る。 本発明において使用される絶対湿度の検出器と
しては、ジルコニア式湿度計等応答が早く高精度
の絶対湿度計が提供されており、これを用いるこ
とにより実現は容易である。又デユーセル露点計
等で露点温度を検出し、絶対湿度に換算する手段
を用いることも出来る。 <効果> 以上説明したように、本発明によれば絶対湿度
の検出によつて1次式の近似補正により極めて簡
単に湿り気体の水分補正を温度や圧力に無関係に
実行でき、高精度の流量測定装置を安価に実現す
ることが可能となる。
まで変化するが、各データ間の差ΔKWはほぼ一
定値となることが注目され、これは絶対湿度の変
化に対して補正係数がほぼ直線で近似し得ること
を示している。 第2図はこの関係をグラフにしたもので、直線
的関係が得られることが明らかである。 本発明における第2演算手段7における補正演
算は、補正のタイミング毎にコンピユータ手段に
よつて(13c)式を演算して補正係数KWを求めて
もよいし、絶対湿度の範囲があらかじめ予測され
る場合は、前出の表をROM等のテーブルに記憶
しておいて検出絶対湿度Hfに対応する補正係数
KWを読出してくるようにしてもよい。又アナロ
グ的な折線関数発生手段を用いることも可能であ
る。 本発明において使用される絶対湿度の検出器と
しては、ジルコニア式湿度計等応答が早く高精度
の絶対湿度計が提供されており、これを用いるこ
とにより実現は容易である。又デユーセル露点計
等で露点温度を検出し、絶対湿度に換算する手段
を用いることも出来る。 <効果> 以上説明したように、本発明によれば絶対湿度
の検出によつて1次式の近似補正により極めて簡
単に湿り気体の水分補正を温度や圧力に無関係に
実行でき、高精度の流量測定装置を安価に実現す
ることが可能となる。
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2
図は絶対湿度と補正係数の関係を示すグラフであ
る。 F……被測定湿り気体、1……配管、2……差
圧伝送器、3……圧力検出器、4……温度検出
器、5……絶対湿度検出器、6……第1演算手
段、7……第2演算手段。
図は絶対湿度と補正係数の関係を示すグラフであ
る。 F……被測定湿り気体、1……配管、2……差
圧伝送器、3……圧力検出器、4……温度検出
器、5……絶対湿度検出器、6……第1演算手
段、7……第2演算手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 湿り気体の流量を温度、圧力補正すると共に
水分補正も含めて差圧方式で測定する気体流量測
定装置において、 湿り気体の流れる配管と、 該配管に設けられた差圧伝送器と、 前記配管に設けられた圧力検出器と、 前記配管に設けられた温度検出器と、 前記配管に設けられた絶対湿度検出器と、 前記差圧伝送器の出力ΔPと前記圧力検出器の
出力Pと前記温度検出器の出力Tとより((P・
ΔP)/T)1/2なる演算をし、温度、圧力を標準状
態に換算した流量QNOを演算する第1演算手段
と、 前記流量QNOと前記絶対湿度検出器の出力Hfに
基き設計基準状態の絶対湿度Xbと使用状態の絶
対湿度Xfと使用状態の圧力比efと設計基準状態の
圧力比ebとによりQNO・{((1+Xb)(1−ef))/
((1+Xf(1−ef))}1/2なる演算をし、流量QNfを
演算する第2演算手段と を具備した事を特徴とする気体流量測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP559385A JPS61164117A (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 気体流量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP559385A JPS61164117A (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 気体流量測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61164117A JPS61164117A (ja) | 1986-07-24 |
JPH0327845B2 true JPH0327845B2 (ja) | 1991-04-17 |
Family
ID=11615529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP559385A Granted JPS61164117A (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 気体流量測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61164117A (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4961348A (en) * | 1988-12-16 | 1990-10-09 | Ulrich Bonne | Flowmeter fluid composition correction |
CH712588B1 (de) * | 2002-11-20 | 2017-12-29 | Imt Imformation Management Tech Ag | Gasflussmessgerät. |
-
1985
- 1985-01-16 JP JP559385A patent/JPS61164117A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS61164117A (ja) | 1986-07-24 |
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