JPH11287733A - 風洞実験装置 - Google Patents

風洞実験装置

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JPH11287733A
JPH11287733A JP9138598A JP9138598A JPH11287733A JP H11287733 A JPH11287733 A JP H11287733A JP 9138598 A JP9138598 A JP 9138598A JP 9138598 A JP9138598 A JP 9138598A JP H11287733 A JPH11287733 A JP H11287733A
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昭紀 河内
Ryoji Oba
良二 大場
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】予測精度向上しデータ処理を簡易に行なう。 【解決手段】気流を発生させた風洞101内にトレーサ
ガスを放出して測定を行ない、トレーサガスの湿度を調
整するトレーサーガス加温装置108を備える。風洞1
01内に発生させる気流の湿度を調整する風洞気流加湿
装置112を備える。トレーサガスの温度又は風洞10
1内に発生させる気流の温度を調整するトレーサガス加
熱装置107又は風洞気流加熱装置113を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、煙突や冷却塔から
の白煙の予測を目的とした風洞実験装置、及びLNG蒸
発ガスなどの低温ガスを模擬した風洞実験装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】(第1の従来の技術)図3は、従来の拡
散風洞実験装置の構成を示す図である。風洞測定部10
1の上流側には、送風機102が備えられている。通常
では、風洞測定部101中に冷却塔模型103を設置
し、トレーサーガス配管106から常温メタン、常温空
気等を混合させ密度調整したトレーサーガスを放出し
て、風下における排ガスの濃度分布を、サンプリング装
置104及び濃度測定器105を用いて計測している。
【0003】ここで、冷却塔出口でのトレーサーガス濃
度をCO、ある風下地点でのトレーサーガス濃度をCと
して、希釈比Rd を次式(1)のように定義する。 Rd =C/C0 …(1) このRd 値を用い、実機において、ある場所で排ガスが
白煙化するか否かを次のような手法で判定していた。
【0004】まず、実機での風下におけるある場所での
温度T、絶対湿度Xを次式(2)(3)のように推定す
る。 T=Ta +Rd (T0 −Ta ) …(2) X=Xa +Rd (X0 −Xa ) …(3) ここで、Ta は大気温度、Xa は大気の絶対湿度、T0
は実機の冷却塔出口での温度、X0 は実機の冷却塔出口
での絶対湿度である。さらに温度Tにおける飽和絶対湿
度をXs としたときに、下式(4) X>Xs …(4) であれば、その場所の排ガスは過飽和であり、水分が水
滴化し白煙化していると判断する。ただし、Xs は飽和
蒸気曲線から求める。
【0005】(第2の従来の技術)図4は、従来の拡散
風洞実験装置の構成を示す図である。風洞測定部201
の上流側には、送風機202が備えられている。通常で
は、低温の重いガスを模擬するために、トレーサーガス
として常温メタン、常温六フッ化硫黄(SF6 )ガス、
常温空気を混合させ密度調整したガスを用いている。こ
のトレーサーガスは、常温六フッ化硫黄(SF6 )ガス
ボンベ203、常温メタンガスボンベ204及び常温空
気源205を混合容器206の中で混合させて作られ
る。この際、各ガスの流量は各流量制御装置207によ
って制御される。
【0006】このトレーサーガスは、さらに混合容器2
06からトレーサーガス配管209、流量計208を通
って風洞測定部201内に導かれる。風洞測定部201
内の風下におけるガス濃度分布は、サンプリング装置2
10及びガス濃度分析計211により測定される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】(第1の従来の技術の
問題点)上記第1の従来の技術の手法では、風下におけ
る湿度や温度を間接的に推測しており、予測精度に問題
があること、白煙化の領域を定量的に把握するために必
要なデータ処理の手間が多いこと等の欠点がある。
【0008】(第2の従来の技術の問題点)実スケール
の現象においては、漏洩した低温ガスは地面からの入熱
により、温度が上昇しながら拡散していく。しかし、図
4に示した実験装置の構成では、低温の重いガスを模擬
するために常温の重いガスをトレーサーガスとして用い
ているため、地面(すなわち、この場合風洞測定部1の
床面)からの熱伝達によるガスへの入熱を十分に再現で
きないという欠点がある。
【0009】本発明の第1の目的は、予測精度向上しデ
ータ処理を簡易に行なえる風洞実験装置を提供すること
にある。また本発明の第2の目的は、地面からの熱伝達
によるガスへの入熱を十分に再現できる風洞実験装置を
提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の風洞実験装置は以下の如く構
成されている。 (1)本発明の風洞実験装置は、気流を発生させた風洞
内にトレーサガスを放出して測定を行なう風洞実験装置
において、前記トレーサガスの湿度を調整する湿度調整
手段を備えた。 (2)本発明の風洞実験装置は、気流を発生させた風洞
内にトレーサガスを放出して測定を行なう風洞実験装置
において、前記風洞内に発生させる気流の湿度を調整す
る湿度調整手段を備えた。 (3)本発明の風洞実験装置は上記(1)または(2)
に記載の装置であり、かつ前記トレーサガスの温度また
は前記風洞内に発生させる気流の温度を調整する温度調
整手段を備えた。
【0011】
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)図1は、本
発明の第1の実施の形態に係る拡散風洞実験装置の構成
を示す図である。図1において図3と同一な部分には同
一符号を付してある。
【0012】風洞測定部101の上流側には、送風機1
02が備えられている。風洞測定部101中には、送風
機102の下流側に向けて風洞気流加熱装置113、乱
流格子114が設けられているとともに、乱流格子11
4の下流側上部に風洞気流湿度センサー115、風洞気
流温度センサー116が設けられ、さらに下流側床面
(すなわち、地面)に冷却塔模型103が設置されてい
る。風洞測定部101下部における風洞気流加熱装置1
13と乱流格子114の間には風洞気流加湿装置112
が接続されている。
【0013】風洞測定部101の外部では、空気源11
9がトレーサーガス加熱装置107を介して断熱混合容
器109に接続され、断熱混合容器109にはトレーサ
ーガス配管106を介して冷却塔模型103が接続され
ている。また、断熱混合容器109にはトレーサーガス
加湿装置108が接続され、トレーサーガス配管106
内にはトレーサーガス湿度センサー110とトレーサー
ガス温度センサー111が設けられている。
【0014】トレーサーガスである空気源119からの
空気は、トレーサーガス加熱装置107により加熱され
た後、断熱混合容器109内に入る。一方、トレーサー
ガス加湿装置108により、水分も断熱混合容器109
内に入り、空気と混合される。このようにトレーサーガ
ス加熱装置107とトレーサーガス加湿装置108を用
いることにより、トレーサーガスの温度と湿度を制御で
きる。
【0015】断熱混合容器109内で混合されたトレー
サーガスは、トレーサーガス配管106を介して冷却塔
模型103へ導かれ、風洞測定部101内へ放出され
る。また、トレーサーガス湿度センサー110、トレー
サーガス温度センサー111により、それぞれトレーサ
ーガス配管106におけるトレーサーガスの湿度、温度
を確認できるようになっている。
【0016】また、風洞気流加湿装置112、風洞気流
加熱装置113を用いることにより、それぞれ風洞測定
部101内の風洞内気流の湿度と温度を制御できる。乱
流格子114は、湿度、温度が均一になるよう設けられ
ている。風洞気流湿度センサー115、風洞気流温度セ
ンサー116により、それぞれ風洞内気流の湿度、温度
を確認できる。また、風洞測定部1の外部に備えられた
ビデオカメラ117は、風洞測定部101内の様子を撮
影でき、ビデオカメラ117により得られた画像データ
は記憶装置118に記録される。
【0017】以上のような構成をなす風洞実験装置を用
いて、風洞内気流及びトレーサーガスの湿度、温度を制
御することにより、風洞測定部101内において実際に
実機相当の白煙を再現することができる。また、この白
煙をビデオカメラ117によって撮影し、その画像を解
析することにより、白煙の長さ、大きさ等を定量的に短
時間で把握することができる。
【0018】(第2の実施の形態)図2は、本発明の第
2の実施の形態に係る拡散風洞実験装置の構成を示す図
である。図2において図4と同一な部分には同一符号を
付してある。
【0019】図2において、常温窒素ガスボンベ21
2、常温ヘリウムボンベ213からの各ガスは、それぞ
れ流量制御装置214,215を通って断熱混合容器2
23に入る。断熱冷却容器224内には、極低温液体窒
素225がある高さまで満たされている。この極低温液
体窒素225の供給源が液体窒素ボンベ216であり、
その流量は液体窒素弁217で制御される。
【0020】また、断熱冷却容器224には別途、液体
窒素逃し弁218が設けられおり、液体窒素225の液
位は液体窒素弁217と液体窒素逃し弁218を開閉制
御することによりコントロールすることができる。ま
た、これら弁217,218は、トレーサーガス温度制
御装置219により制御されており、トレーサーガス温
度計220の計測結果に応じて制御される仕組みになっ
ている。
【0021】一方、断熱混合容器223から出たトレー
サーガスは、流量計208を介してトレーサーガス配管
209内を通る。このトレーサーガス配管209は、途
中が螺旋状になっており、その部分は断熱冷却容器22
4内に位置している。また、断熱冷却容器224を出た
後のトレーサーガス配管209は、保冷用液体窒素配管
222及び断熱材221によって保冷される。また、風
洞測定部201に入る直前のトレーサーガス温度を、ト
レーサーガス温度計220により計測する。
【0022】トレーサーガスとしては常温の窒素、ヘリ
ウムを用い、その混合比を流量制御装置214,215
により調整することにより、トレーサーガスの流量を制
御できる。また、トレーサーガスの平均分子量を4〜2
8の間で調整することが可能である。また、断熱冷却容
器224内の極低温液体窒素225にトレーサーガス配
管209を浸すことにより、トレーサーガスの温度を下
げることができる。その結果、分子量は空気より小さい
ものの、空気よりも重いトレーサーガスをつくることが
可能にある。
【0023】また、トレーサーガス温度計220からの
温度情報を、トレーサーガス温度制御装置219及び弁
217,218にフィードバックし、断熱冷却容器22
4内の液体窒素の高さを調整することにより、トレーサ
ーガス配管209の螺旋部分のうち、極低温液体窒素2
25に浸っている長さを調整することができるが、この
結果、トレーサーガスの温度も所定の温度に自動的に調
整できるようになる。
【0024】なお、本発明は上記各実施の形態のみに限
定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施で
きる。 (実施の形態のまとめ)実施の形態に示された構成及び
作用効果をまとめると次の通りである。 [1]実施の形態に示された風洞実験装置は、気流を発
生させた風洞(101)内にトレーサガスを放出して測
定を行なう風洞実験装置において、前記トレーサガスの
湿度を調整する湿度調整手段(108)を備えた。
【0025】したがって上記風洞実験装置によれば、風
洞実験におけるトレーサーガスの湿度を制御する実験を
行なうことにより予測精度が向上し、データ処理を簡易
に行なえるため、白煙の形状をより正確にかつ短時間で
把握することができる。 [2]実施の形態に示された風洞実験装置は、気流を発
生させた風洞(101)内にトレーサガスを放出して測
定を行なう風洞実験装置において、前記風洞(101)
内に発生させる気流の湿度を調整する湿度調整手段(1
12)を備えた。
【0026】したがって上記風洞実験装置によれば、風
洞実験における風洞内気流の湿度を制御する実験を行な
うことにより、地面からの熱伝達によるガスへの入熱を
十分に再現できるとともに予測精度が向上し、データ処
理を簡易に行なえるため、白煙の形状をより正確にかつ
短時間で把握することができる。 [3]実施の形態に示された風洞実験装置は上記[1]
または[2]に記載の装置であり、かつ前記トレーサガ
スの温度または前記風洞(101)内に発生させる気流
の温度を調整する温度調整手段(107,113)を備
えた。
【0027】したがって上記風洞実験装置によれば、風
洞実験におけるトレーサーガスまたは風洞内気流の温度
を制御する実験を行なうことにより、白煙の形状をより
正確にかつ短時間で把握することができ、トレーサーガ
スとして低温ガスを用い、その温度・分子量・流量を制
御して実験を行なうことができる。
【0028】
【発明の効果】本発明の風洞実験装置によれば、風洞実
験におけるトレーサーガスの湿度を制御する実験を行な
うことにより予測精度が向上し、データ処理を簡易に行
なえるため、白煙の形状をより正確にかつ短時間で把握
することができる。
【0029】本発明の風洞実験装置によれば、風洞実験
における風洞内気流の湿度を制御する実験を行なうこと
により、地面からの熱伝達によるガスへの入熱を十分に
再現できるとともに予測精度が向上し、データ処理を簡
易に行なえるため、白煙の形状をより正確にかつ短時間
で把握することができる。
【0030】本発明の風洞実験装置によれば、風洞実験
におけるトレーサーガスまたは風洞内気流の温度を制御
する実験を行なうことにより、白煙の形状をより正確に
かつ短時間で把握することができ、トレーサーガスとし
て低温ガスを用い、その温度・分子量・流量を制御して
実験を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る拡散風洞実験
装置の構成を示す図。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係る拡散風洞実験
装置の構成を示す図。
【図3】従来例に係る拡散風洞実験装置の構成を示す
図。
【図4】従来例に係る拡散風洞実験装置の構成を示す
図。
【符号の説明】
101…風洞測定部 102…送風機 103…冷却塔模型 104…サンプリング装置 105…濃度測定器 106…トレーサーガス配管 107…トレーサーガス加熱装置 108…トレーサーガス加湿装置 109…断熱混合容器 110…トレーサーガス湿度センサー 111…トレーサーガス温度センサー 112…風洞気流加湿装置 113…風洞気流加熱装置 114…乱流格子 115…風洞気流湿度センサー 116…風洞気流温度センサー 117…ビデオカメラ 118…記憶装置 119…空気源 201…風洞測定部 202…送風機 203…常温六フッ化硫黄(SF6 )ガスボンベ 204…常温メタンガスボンベ 205…常温空気源 206…混合容器 207…流量制御装置 208…流量計 209…トレーサーガス配管 210…サンプリング装置 211…ガス濃度分析計 212…常温窒素ガスボンベ 213…常温ヘリウムボンベ 214…流量制御装置 215…流量制御装置 216…液体窒素ボンベ 217…液体窒素弁 218…液体窒素逃し弁 219…トレーサーガス温度制御装置 220…トレーサーガス温度計 221…断熱材 222…保冷用液体窒素配管 223…断熱混合容器 224…断熱冷却容器 225…極低温液体窒素

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】気流を発生させた風洞内にトレーサガスを
    放出して測定を行なう風洞実験装置において、 前記トレーサガスの湿度を調整する湿度調整手段を備え
    たことを特徴とする風洞実験装置。
  2. 【請求項2】気流を発生させた風洞内にトレーサガスを
    放出して測定を行なう風洞実験装置において、 前記風洞内に発生させる気流の湿度を調整する湿度調整
    手段を備えたことを特徴とする風洞実験装置。
  3. 【請求項3】前記トレーサガスの温度または前記風洞内
    に発生させる気流の温度を調整する温度調整手段を備え
    たことを特徴とする請求項1または2に記載の風洞実験
    装置。
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