JPS59225357A - 流体の流速測定方法 - Google Patents
流体の流速測定方法Info
- Publication number
- JPS59225357A JPS59225357A JP10056483A JP10056483A JPS59225357A JP S59225357 A JPS59225357 A JP S59225357A JP 10056483 A JP10056483 A JP 10056483A JP 10056483 A JP10056483 A JP 10056483A JP S59225357 A JPS59225357 A JP S59225357A
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- Japan
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- fluid
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/10—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、流体の流血測定方法に係り、特に高温ガスの
ような高温流体の定常状態での流速を温度検出によって
測定する方法に関する。
ような高温流体の定常状態での流速を温度検出によって
測定する方法に関する。
流体の流速測定方法には、タービン式、噴流式、熱線式
、ピトー管式等の種々の方法がある。
、ピトー管式等の種々の方法がある。
しかしながら、これら従来の測定方法にあっては、夫々
の流速計の構造上、流速測定範囲に限界がある、ダスト
に弱い、高温で測定できない、高価である、耐久性に欠
ける等の欠点があり、例えば製鉄現場における高炉、転
炉の排ガスのような厳し、い環境のもとでその流体の流
速を長期的に測定可能な方法は、事実上ないといっても
よいものであった。
の流速計の構造上、流速測定範囲に限界がある、ダスト
に弱い、高温で測定できない、高価である、耐久性に欠
ける等の欠点があり、例えば製鉄現場における高炉、転
炉の排ガスのような厳し、い環境のもとでその流体の流
速を長期的に測定可能な方法は、事実上ないといっても
よいものであった。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので必っ
て、使用する流速計が安価且つ耐久性に優れ、高温・高
温ダストの悪環境でも長期にわたる測定が可能な流体の
流速測定方法を提供することをその（１的としている。
て、使用する流速計が安価且つ耐久性に優れ、高温・高
温ダストの悪環境でも長期にわたる測定が可能な流体の
流速測定方法を提供することをその（１的としている。
本発明は、流体の流速測定方法において、少なくとも２
本の応答性の異なる温度計を流体中に配し、 前記温度計の検出値に応じて、流体の温度が直線的に変
化する状態を検出し、 この状態の下で該直線的変化の勾配及び各温度計の検出
値の差を求め、 該勾配で検出値の差を除算して各温度計の時定数の差を
求め、 該時定数の差に基づき、予め求めた時定数の差と流速と
の関係により流速を測定することとして上記目的を達成
したものである。
本の応答性の異なる温度計を流体中に配し、 前記温度計の検出値に応じて、流体の温度が直線的に変
化する状態を検出し、 この状態の下で該直線的変化の勾配及び各温度計の検出
値の差を求め、 該勾配で検出値の差を除算して各温度計の時定数の差を
求め、 該時定数の差に基づき、予め求めた時定数の差と流速と
の関係により流速を測定することとして上記目的を達成
したものである。
本発明は、温度計の応答時間が流体の流速によって変化
づることに注目し、応答時間を合理的な手法によって演
算・検出し、これをもとに流速を演算によって求めるこ
ととしたものである。
づることに注目し、応答時間を合理的な手法によって演
算・検出し、これをもとに流速を演算によって求めるこ
ととしたものである。
以下本発明方法を測定原理とともに詳細に説明する。
温度計に応答遅れがある以上、我々は温度計によってそ
の時点での真の温度を検出することはできない。従って
真の温度を知ることができない以上、１本の温度計でそ
の時点の応答時間を検出することは不可能である。そこ
で以下のような手法を採用する。
の時点での真の温度を検出することはできない。従って
真の温度を知ることができない以上、１本の温度計でそ
の時点の応答時間を検出することは不可能である。そこ
で以下のような手法を採用する。
まず、被測定流体の中に応答性の異なる２本の温度計を
挿入する。夫々の温度計の時定数をＴ１及びＴ２とする
。便宜上Ｔ＋＜７２とする。流体の温度をＴｆ（ｔ）、
各温度計の検出値を夫々Ｔｍ １Ｎ ＞、Ｔｍ ２ （
ｔ ）とする。ここでｔは時間である。ターると、２つ
の温度計の応答を表わタモデル式は、（１）（’２）式
のように書ける。
挿入する。夫々の温度計の時定数をＴ１及びＴ２とする
。便宜上Ｔ＋＜７２とする。流体の温度をＴｆ（ｔ）、
各温度計の検出値を夫々Ｔｍ １Ｎ ＞、Ｔｍ ２ （
ｔ ）とする。ここでｔは時間である。ターると、２つ
の温度計の応答を表わタモデル式は、（１）（’２）式
のように書ける。
Ｔｍ １ （Ｓ ）＝ （１／ （１＋Ｔｔ Ｓ ））
ｘＴｆ（Ｓ）・・・・・（１） ７’ｍ ２ （Ｓ ） ＝ （１／ （１＋Ｔ２Ｓ ）
）ｘＴｆ（’ｓ）・・・・・（２） ここでＳはラプラスの演算子である。
ｘＴｆ（Ｓ）・・・・・（１） ７’ｍ ２ （Ｓ ） ＝ （１／ （１＋Ｔ２Ｓ ）
）ｘＴｆ（’ｓ）・・・・・（２） ここでＳはラプラスの演算子である。
温度Ｔｆ（ｔ）は刻々変化プる量であるが、本発明方法
では第１図区間Ａの如く、Ｔｆ（ｌが直線的に変化づる
場合のみを利用づるものとづる。
では第１図区間Ａの如く、Ｔｆ（ｌが直線的に変化づる
場合のみを利用づるものとづる。
直線的に変化する区間Ａは、各温度計の時定数丁１、Ｔ
２の少なくとも５〜６倍以上あることが望ましく、この
程度の間直線的な変化がないほど湿度の変動が激しい場
合には、より時定数の小さな温度計を選択する等の対処
が必要である。温度が時間に従って直線的に変化づ−る
場合、Ｔｆ（ｔ）は定数ａ及びｂを使用して、（３）式
のように書くことができる。
２の少なくとも５〜６倍以上あることが望ましく、この
程度の間直線的な変化がないほど湿度の変動が激しい場
合には、より時定数の小さな温度計を選択する等の対処
が必要である。温度が時間に従って直線的に変化づ−る
場合、Ｔｆ（ｔ）は定数ａ及びｂを使用して、（３）式
のように書くことができる。
１ゴ （ｔ ） ＝ａｔ＋ｂ ・・・ （３
）これは直線的に変動し始めた時点を原点に取ることに
よって、（４）式のように書ける。
）これは直線的に変動し始めた時点を原点に取ることに
よって、（４）式のように書ける。
１’−ｆ（ｔ）＝ａｔ ・・・（４）Ｔｆ
（ｔ）＝ａｔのラプラス、変換は、Ｔｆ（Ｓ）＝ａ ／
ｓ ２であるから、各温度計の検出値は、ラプラス領域
で（５）（６）式の如く書ける。
（ｔ）＝ａｔのラプラス、変換は、Ｔｆ（Ｓ）＝ａ ／
ｓ ２であるから、各温度計の検出値は、ラプラス領域
で（５）（６）式の如く書ける。
・・・（５）
・・・（６）
これをラプラス逆変換すると、各温度計の時間領域での
検出値が（７）（８）式の如く得られる。
検出値が（７）（８）式の如く得られる。
１
Ｔｍ ｊ （ｔ ＞ ＝ａｔ ａ ＴＩ
＋ａ ＴＩ ｅ ＴＩ・・・（７） Ｔｍ ２ （ｊ ＞＝ａｔ−ａ Ｔ２＋ａ Ｔ２Ｏ−Ｔ
ｘ・・・（８） （７）（８）式において、ｔがＴＩ、Ｔ２に比べて大き
い時には、各々の第３項は無視できるので（９）＜１０
）式のように書ける。
＋ａ ＴＩ ｅ ＴＩ・・・（７） Ｔｍ ２ （ｊ ＞＝ａｔ−ａ Ｔ２＋ａ Ｔ２Ｏ−Ｔ
ｘ・・・（８） （７）（８）式において、ｔがＴＩ、Ｔ２に比べて大き
い時には、各々の第３項は無視できるので（９）＜１０
）式のように書ける。
−Ｉ−ｍ ｊ （ｔ ） ＝ａｊ−ａ
ＴＩ ・ ・ ” （９）Ｔｍ ２
（ｔ ）＝ａｔ−ａ Ｔ２ ・・・＜１０＞即ち各々の
温度計は、真の温度よりａ−ｒ＋及びａ’Ｔｚだけ低め
の検出値を示すことになる。第１図に示す如く我々は興
の温度を知ることはできないが、２本の温度計の温度差
Ｅについては、これを正確に検出できる。従って（１１
）（１２）式より２本の温度計の時定数の差Δ丁が求ま
る。
ＴＩ ・ ・ ” （９）Ｔｍ ２
（ｔ ）＝ａｔ−ａ Ｔ２ ・・・＜１０＞即ち各々の
温度計は、真の温度よりａ−ｒ＋及びａ’Ｔｚだけ低め
の検出値を示すことになる。第１図に示す如く我々は興
の温度を知ることはできないが、２本の温度計の温度差
Ｅについては、これを正確に検出できる。従って（１１
）（１２）式より２本の温度計の時定数の差Δ丁が求ま
る。
Ｅ＝Ｔｍ１ （ｊ） ｌ−ｎ＋２（ｔ）＝ （ａｔ−
ａ Ｔ １） −（ａｔ−ａ Ｔ −ｚ ）＝ａ （Ｔ
２−ＴＩ）・・・・・・〈１１）ΔＴ−Ｔ２−Ｔ１＝Ｅ
／ａ・・・・（１２）ａは温度計の検出値Ｔｌ１ｌ＋
（ｊ）、Ｔｍ２（ｊ）のいずれかの勾配から求めるこ
とができる。さて、一般に温度計の時定数は、流体の流
速によって変化する。これは流速によって流体と温度計
の間の熱伝達係数が変化するため、それに応じて流体の
持つ熱の温度計に関わる速度が変化づるからである。前
述した２本の温度計は、簡単な実験を行うことにより、
被測定流体のいろいろな流速に対しての時定数を予め求
めておくことができる。第２図はその一例であり、流速
は早くなるにつれて時定数は急速に短くなる傾向が認め
られる。この各々の温度計の流速対時定数の関係曲線を
用いると、第３図に示すような２本の温度計の時定数の
差ΔＴと流速Ｖｆの関係を求めることができる。即ち流
速をｖｆ、ΔＴとＶｆの関係をＦとすると、■ｆ＝Ｆ（
△Ｔ〉と書りる。この関係を用いて、既に（１２）式で
与えられているΔＴから、その△−「を与える流体の流
速■［を求めることかできる。具体的には、Ｆ（Δ丁）
の近似式にΔＴを代入する手法、又は、計ｎ機中のラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に記憶させたΔＴ−Ｖｆ
マツプから流速■ｆを直接サーチさせる手法等が採用で
きる。
ａ Ｔ １） −（ａｔ−ａ Ｔ −ｚ ）＝ａ （Ｔ
２−ＴＩ）・・・・・・〈１１）ΔＴ−Ｔ２−Ｔ１＝Ｅ
／ａ・・・・（１２）ａは温度計の検出値Ｔｌ１ｌ＋
（ｊ）、Ｔｍ２（ｊ）のいずれかの勾配から求めるこ
とができる。さて、一般に温度計の時定数は、流体の流
速によって変化する。これは流速によって流体と温度計
の間の熱伝達係数が変化するため、それに応じて流体の
持つ熱の温度計に関わる速度が変化づるからである。前
述した２本の温度計は、簡単な実験を行うことにより、
被測定流体のいろいろな流速に対しての時定数を予め求
めておくことができる。第２図はその一例であり、流速
は早くなるにつれて時定数は急速に短くなる傾向が認め
られる。この各々の温度計の流速対時定数の関係曲線を
用いると、第３図に示すような２本の温度計の時定数の
差ΔＴと流速Ｖｆの関係を求めることができる。即ち流
速をｖｆ、ΔＴとＶｆの関係をＦとすると、■ｆ＝Ｆ（
△Ｔ〉と書りる。この関係を用いて、既に（１２）式で
与えられているΔＴから、その△−「を与える流体の流
速■［を求めることかできる。具体的には、Ｆ（Δ丁）
の近似式にΔＴを代入する手法、又は、計ｎ機中のラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に記憶させたΔＴ−Ｖｆ
マツプから流速■ｆを直接サーチさせる手法等が採用で
きる。
第４図は、本発明方法の一実施例が採用された、流体の
流速測定装置の一例を示す。１０及び１２は温度計、例
えば熱電対であり、夫々異なつｉ＝時時定数Ｔ１及丁合
有づる。これは例えば径の異なるシース熱電対を使用す
ればよい。両者の出力は温度変換器１４によって温度検
出値Ｔｌｌ１＋（ｔ）。
流速測定装置の一例を示す。１０及び１２は温度計、例
えば熱電対であり、夫々異なつｉ＝時時定数Ｔ１及丁合
有づる。これは例えば径の異なるシース熱電対を使用す
ればよい。両者の出力は温度変換器１４によって温度検
出値Ｔｌｌ１＋（ｔ）。
Ｔｍ２（ｔ）に変ｙＡされる。矢印Ｘで示プ流体の温度
Ｔｆ（、ｔ）が変化した時、Ｔｎｌｔ（ｔ）とＴｍ２（
Ｌ）の間には、応答速度の差に起因覆る検出値の差Ｅが
発生する。１６はこの差Ｅを求める１〔めの減算器であ
る。一方１８は流体の温度Ｔｆ（ｔ）の変化が＠繰向で
あるか否かを、検出値１”Ｉｌｌ ＋ （ｔ ）、
Ｔｌｔｌ ２ （Ｌ ）に応じて判定するための直線性
判定・検出！！ｉ＠である。いずれか一方の温度計く時
定数の大きい方の温度計を選ぶ方が好ましい。）の温度
検出値を、一定時間毎にサンプルしｌｃ値を、ＸｌＮＸ
２・・・Ｘ１１とし、これラノ差分Ｘ２ Ｘｌ、Ｘ３
Ｘ２、−−−ＸｎＸＹＩ−１を監視しておき、これら
の差分が略一定になるか否かを逐次判定し、一定値と見
做せるならば、その時間区間では温度変化は直線的であ
ったと判定づる。これは計算機を用いれば容易に実現可
能である。変化が直線的であった場合、傾き演算器２０
によりその直線の勾配ａを求める。そして減算器１６で
求められた各温度計の検出値の差Ｅと傾き演算器２０で
求めた直線的変化の勾配ａを除鐸器２２に入力し、時定
数の差△Ｔ−Ｅ／ａを演算するものである。そして、流
速演算器２４により、予め求めておいた第５図に示すよ
うな流速対時定数の差の関係を用いて、演算又はマツプ
サーチによってΔ丁からＶｆを求めるものである。
Ｔｆ（、ｔ）が変化した時、Ｔｎｌｔ（ｔ）とＴｍ２（
Ｌ）の間には、応答速度の差に起因覆る検出値の差Ｅが
発生する。１６はこの差Ｅを求める１〔めの減算器であ
る。一方１８は流体の温度Ｔｆ（ｔ）の変化が＠繰向で
あるか否かを、検出値１”Ｉｌｌ ＋ （ｔ ）、
Ｔｌｔｌ ２ （Ｌ ）に応じて判定するための直線性
判定・検出！！ｉ＠である。いずれか一方の温度計く時
定数の大きい方の温度計を選ぶ方が好ましい。）の温度
検出値を、一定時間毎にサンプルしｌｃ値を、ＸｌＮＸ
２・・・Ｘ１１とし、これラノ差分Ｘ２ Ｘｌ、Ｘ３
Ｘ２、−−−ＸｎＸＹＩ−１を監視しておき、これら
の差分が略一定になるか否かを逐次判定し、一定値と見
做せるならば、その時間区間では温度変化は直線的であ
ったと判定づる。これは計算機を用いれば容易に実現可
能である。変化が直線的であった場合、傾き演算器２０
によりその直線の勾配ａを求める。そして減算器１６で
求められた各温度計の検出値の差Ｅと傾き演算器２０で
求めた直線的変化の勾配ａを除鐸器２２に入力し、時定
数の差△Ｔ−Ｅ／ａを演算するものである。そして、流
速演算器２４により、予め求めておいた第５図に示すよ
うな流速対時定数の差の関係を用いて、演算又はマツプ
サーチによってΔ丁からＶｆを求めるものである。
なお、測定をより正確にするために、又は、測定可能な
区間Ａをより長くするために、応答性の異なる温度計を
３本以上流体中に配し、実際の温度変化に対し最も適切
な応答性の差の生じる、一対の温度計を選択Ｊるように
したり、或いは、組み合わせによって何個か得られた流
速の平均値を求めるようにしたりするのは熱論自由であ
る。
区間Ａをより長くするために、応答性の異なる温度計を
３本以上流体中に配し、実際の温度変化に対し最も適切
な応答性の差の生じる、一対の温度計を選択Ｊるように
したり、或いは、組み合わせによって何個か得られた流
速の平均値を求めるようにしたりするのは熱論自由であ
る。
以上説明してきた如く、本発明によれば、流速測定に際
づる実際の測定作業が、温度検出のみですむため、安価
且つ耐久性に優れ、高温、高ダストの悪環境でも長期に
亘って測定が可能となるという効果が得られる。
づる実際の測定作業が、温度検出のみですむため、安価
且つ耐久性に優れ、高温、高ダストの悪環境でも長期に
亘って測定が可能となるという効果が得られる。
又、測定に当って流路を絞つｌｃす、他の機器に機械的
圧力を加えたつづる必要もないため、流れの状態が乱れ
ノ〔す、測定のために無用の損失を招いたりする恐れも
ないものである。
圧力を加えたつづる必要もないため、流れの状態が乱れ
ノ〔す、測定のために無用の損失を招いたりする恐れも
ないものである。
第１図は、本発明方法の測定原理を説明するための、真
湿瓜と温度計検出値との関係を示す絵図、第２図は、同
じく２本の温度計の時定数と流体の流速の関係を示’？
１線図、 第３図は、同じ（第１図の温度計の時定数の差と流体の
流速の関係を示す線図、 第４図は、本発明方法の一実施例が採用された、流体の
流速測定装置の一例を示すブロック線図、＠５図は、同
実施例での温度計の時定数の差から流体の流速を求める
手法を示づ線図である。 １−ｍ Ｉ （ｔ ）、Ｔｍ ２ （ｊ ）・・・温
度計の検出値、Ｔ＋ 、Ｔ２・・・時定数、 Ｅ・・・温度計の検出値の差、 八Ｔ・・・時定数の差、 ａ・・・直線の勾配、 １０．１２・・・温度計、 １６・・・減算器、１８
・・・直線性判定・検出機構、 ２０・・・傾き演算器、 ２２・・・除算器、２４
・・・流速演算器。 代理人 高 矢 論 （ほか１名） 第１図 博聞を 第２図 シ瓦速Ｖ。 第３図 流ｋ ｖｔ 第４図 第５図 流ｉｖ。
湿瓜と温度計検出値との関係を示す絵図、第２図は、同
じく２本の温度計の時定数と流体の流速の関係を示’？
１線図、 第３図は、同じ（第１図の温度計の時定数の差と流体の
流速の関係を示す線図、 第４図は、本発明方法の一実施例が採用された、流体の
流速測定装置の一例を示すブロック線図、＠５図は、同
実施例での温度計の時定数の差から流体の流速を求める
手法を示づ線図である。 １−ｍ Ｉ （ｔ ）、Ｔｍ ２ （ｊ ）・・・温
度計の検出値、Ｔ＋ 、Ｔ２・・・時定数、 Ｅ・・・温度計の検出値の差、 八Ｔ・・・時定数の差、 ａ・・・直線の勾配、 １０．１２・・・温度計、 １６・・・減算器、１８
・・・直線性判定・検出機構、 ２０・・・傾き演算器、 ２２・・・除算器、２４
・・・流速演算器。 代理人 高 矢 論 （ほか１名） 第１図 博聞を 第２図 シ瓦速Ｖ。 第３図 流ｋ ｖｔ 第４図 第５図 流ｉｖ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 く１）少なくとも２本の応答性の異なる温度計を流体中
に配し、 前記温度計の検出値に応じて、流体の温度が直線的に変
化する状態を検出し、 この状態の下で該直線的変化の勾配及び各温度計の検出
値の差を求め、 該勾配で検出値の差を除算して各温度計の時定数の差を
求め、 該時定数の差に基づぎ、予め求めた時定数の差と流速と
の関係により流速を測定することを特徴と覆る流体の流
速測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10056483A JPS59225357A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | 流体の流速測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10056483A JPS59225357A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | 流体の流速測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59225357A true JPS59225357A (ja) | 1984-12-18 |
Family
ID=14277410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10056483A Pending JPS59225357A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | 流体の流速測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59225357A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008039474A (ja) * | 2006-08-02 | 2008-02-21 | Mitsubishi Electric Corp | 溶融はんだの流速測定方法および流速測定装置 |
| JP2016173262A (ja) * | 2015-03-16 | 2016-09-29 | Ｄｏｗａサーモテック株式会社 | 油流速測定装置及び油焼入れ方法 |
-
1983
- 1983-06-06 JP JP10056483A patent/JPS59225357A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008039474A (ja) * | 2006-08-02 | 2008-02-21 | Mitsubishi Electric Corp | 溶融はんだの流速測定方法および流速測定装置 |
| JP2016173262A (ja) * | 2015-03-16 | 2016-09-29 | Ｄｏｗａサーモテック株式会社 | 油流速測定装置及び油焼入れ方法 |
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