JPS6021335B2 - ガスの発熱量測定方法および装置 - Google Patents

ガスの発熱量測定方法および装置

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JPS6021335B2
JPS6021335B2 JP3870778A JP3870778A JPS6021335B2 JP S6021335 B2 JPS6021335 B2 JP S6021335B2 JP 3870778 A JP3870778 A JP 3870778A JP 3870778 A JP3870778 A JP 3870778A JP S6021335 B2 JPS6021335 B2 JP S6021335B2
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gas
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microphone
acoustic
acoustic tube
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雅夫 春田
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水素および同族体の炭化水素のグループから選
ばれた単一ガスまたは複数の混合ガスの発熱量を測定す
る方法および装置に関する。
従来から被測定ガスの総発熱量を測定するためには、た
とえば、実際に被測定ガスを燃焼用空気と混合して一定
状態で連続的に燃焼させ、生じた燃焼ガスを熱交換器に
導き、その熱交換器において一定状態で流れている冷却
水に燃焼熱を吸収させている。この場合、被測定ガス、
燃焼用空気および冷却水の各温度と各流量、さらには気
温を一定に保った状態にして、上記温度、流量、気温を
それぞれ測定し、それらの測定値に基づいて被測定ガス
の総発熱量を算出しなければならない。このような先行
技術では総発熱量の測定誤差を生じる要因が多く、した
がって精度を向上することが難しい。本発明の主な目的
は、水素および同族体の炭化水素のグループから選ばれ
た単一ガスまたは複数の混合ガスの発熱量を簡便にかつ
高精度で測定する方法および装置を提供することである
本発明は、一対の各音響管2,3の両端にはマイク8,
11とスピーカ9,12とがそれぞれ取付けられ、マイ
ク8,11からの出力電気信号は増幅器10,13よっ
て増幅されてスピーカ9,12に与えられて発振を生じ
させ、一方の音響管2内には、水素および前記同族体の
炭化水素のグループ中から選ばれた単一ガスを被測定ガ
スとして供給し、他方の音響管3内には水素および同族
体の炭化水素のグループから選ばれた単一ガスまたは複
数の混合ガスを標準ガスとして封入し、各増幅器10,
13からの出力を混合検波器14に与えてうなり周波数
を有するうなり信号を導出し、このうなり信号のうなり
周波数に対応した被測定ガスの発熱量を測定することを
特徴とするガスの発熱量測定方法。
前記同族体の炭化水素は、オレフィン系炭化水素であて
もよくあるいはまた、パラフィン系炭化水素であっても
よい。
本発明はまた、恒温槽1と、この陣温槽1内に設けられ
た一対の同一寸法である音響管2,3と、一方の音響管
2内に水素および同族体の炭化水素のグループから選ば
れた単一ガスまた複数の混合ガスを被測定ガスとして導
く管路5と、第1および第2音響管2,3内を同一の圧
力に調節する圧力補正装置21と、前記一方の音響管2
の−端に取付けられた第1マイク8と、前記一方の音響
管2の池端に取付けられた第1スピーカ9と、第1マイ
ク8からの出力電気信号を第1スピーカ9に与え、前記
一方の音響管2内において発振を生じる第1増幅器10
とを含み、他方の音響管3内には水素および同族体の炭
化水素のグループから選ばれた単一ガスまたは複数の混
合ガスが標準ガスとして封入され、さらに、前記他方音
響管3一端に取付けられた第2マイク11と、前記他方
音響管3の池端に取付けられた第2スピーカ12と、第
2マイク11からの出力電気信号を第2スピーカに与え
、前記他方音響管3内において発振を生じる第2増幅器
13とを含み、第1マイク8と第1スピーカ9との間の
距離夕1と、第2マイク11と第2スピーカ12との間
の距離そ2とは、等しく選ばれ、さらに第1および第2
増幅器10”13からの出力を受信してうなり周波数を
有する出力を導出する浪合検波器14と、混合検波器1
4からの出力を受信し、うなり周波数に対応した電圧に
変換して、前記一方音響管2内の被測定ガスの発熱量を
表わす電圧出力を導出する周波数−電圧変換器15とを
含むことを特徴とするガスの発熱量測定装置である。
第1図は本発明の一実施例の系統図である。
この実施例においては、都市ガスとして用いられる液化
天然ガス(LNG)を気化した天然ガスの総発熱量を測
定するものである。この被測定ガスとしての天然ガスは
、パラフィン系炭化水素にn比n+2からなる混合気体
である。恒温槽1内には、一対の音響管2,3が設けら
れる。一方の音響管2にはガス配管4から管路5を介し
て被測定ガスである天然ガスが導かれる。管路5には減
圧弁6、流量計7が介在される。他方の音響管3には被
測定ガスの組成と近似した天然ガスを標準ガスとして封
入する。音響管2,3は同一寸法であり、同一構造を有
する。音響管2の両端には、マイク8とスピーカ9が取
付けられており、マイク8からの出力電気信号は、増幅
器10を介してスピーカ9に与えられる。音響管2の長
さ、従ってマイク8およびスピーカ9の間の距離夕1を
適宜に選ぶことによって、その距離夕1と被測定ガスの
音速ulとに対応した周波数〆1で、音響管2内におい
て発振(ハウリング)が生じる。この周波数ナ1は例え
ば約離日Zである。他方の音響管3においても、前述の
音響管2と同様に、マイク11、スピーカ12および増
幅器13が設けられる。マイク1 1とスピーカ12と
の間の距離夕2は、そ1に等しく選ばれる(夕1=夕2
)。音響管3における前記距離夕2と標準ガスの音速u
2とに対応した音響定在波は、周波数f2で発振する。
増幅器10,13からの出力は、混合検波器14に導か
れ、両周波数〆1,ナ2の差であるうなり周波数△〆(
△〆=ナ1ーナ2)を有する出力が導出される。
この混合検波器14からの出力は周波数−電圧変換器1
5に導かれて、うなり周波数△ハこ対応した電圧に変換
される。記録計24は、周波数−電圧変換器15からの
電圧出力に応答して、音響管2内の被測定ガスの総発熱
量を表示する。陣温糟1内には側温体17が設けられる
また値温槽1内の雰囲気温度を上昇するためのヒータ1
8が設けられる。温調用電気回路19は、側温体17の
出力に応答して、ヒータ18を付勢し、それによって恒
温槽1の雰囲気温度を一定に保つ。参照符20は、恒温
槽1内の雰囲気を損拝するためのファンである。音響管
2内の圧力plと音響管3内の圧力p2とは、圧力補正
装置21によって同一の圧力に調節される。(pl=p
2)。ガス中の音速uとガス密度pとの間には第1式の
関係がある。ザニ・〇ー.3波△」△(mノsec)2
………{1)Pt:ガスの温度 p:0℃における密度 Q:温度係数 R:ガス比熱比 (R=定圧比熱Cp/定鍵比熱Cv) 音響管2内の被測定ガスと音響管3内の標準ガスとの間
には、第2式が成立する。
第2式の各項の添字1は被測定ガスに関する項を表わし
、添字2は標準ガスに関する項を表わす。溝=鷲・淵部
・器≧ ・・・・・・…■ しかして音響管2において、音速ulと、周波数ナ1と
、波長入1との間には第3式が成立する。
.ul=メー・入
・ ………【31図示の実施例にお
いて、音響管2に共振する音響定在波が第4式を満足す
るように、そ1を定める。前述のように夕1=夕2であ
る。入・=4・夕・=^2 ………【41被
測定ガスと標準ガスとのガス組成が近似しており、両ガ
スの圧力が等しいので、RI±R2である。
またtl=t2である。したがって、第2式〜第4式に
基づいて第5式および第6式が成立する。器=ナ舎〆2
..・..・..側pl=p2〆台+ぴ .
...,...・‘61標準ガスの密度p2および周波
数f2は既知である。
したがって混合検波器14からの出力のうなり周波数A
ハこ応じて、第6式から、被測定ガスの密度plを求め
ることができることが判る。被測定ガスの空気に対する
比重yと密度plとの間には、第7式の関係がある。y
=pl/空気の密度 ・・・・・・・・・【7
’本件発明者は、被測定ガスの比重yと総発熱量Qとの
間には第2図の関係があることを見出した。
被測定ガスが第1表に示す体積比でメタンの同族体Cn
H2n十2から成る混合ガスである場合、比重yと総発
熱量Qとは次のようにして算出することができる。第
1 表 被測定ガスの比重y=0.554×0.8834十1.
038×0.0651十1.522×0.0354十2
.006×0.0069十2.006×0.0084十
2.491×0.0008=0.643被測定ガスの総
発熱量Q=9530×0.斑乳十1粥20XO.065
1十24320XO.0354十32010XO.00
69十32010XO.0084十37670×0.0
0雌=1雌9粥cal/Nm3被測定ガスの比重yと総
発熱量Qとは、被測定ガスの組成に依存しており、異な
る組成を有する被測定ガス毎に比重yと総発熱量Qとを
上述と同様に算出し、その結果をグラフ化すると、第2
図が得られる。
したがって第6式から被測定ガスの密度plを求め、第
7式に基づいて比重yを求めると、第2図から総発熱量
Qを知ることができることが理解されよう。再び第1図
を参照して、混合検波器14からの出力はうなり周波数
△〆を有しており、周波数−電圧変換器15の出力はう
なり周波数△ハこ対応した電圧値を有する、周波数−電
圧変換器15の出力は、ガス比重yに対応していると共
に、総発熱量Qに対応しており、これらのガス比重yと
総発熱量Qとを記録計24に表示させる。
この実施例では、都市ガスとしての重要な特性である総
発熱量Qと比重yとが同時に測定することができるとい
う優れた利点がある。本発明では、被測定ガスとして、
水素およびパラフィン系炭化水素のグループから選ばれ
た単一ガスまたは複数の混合ガスであってもよく、また
は水素およびオレフィン系炭化水素のグループから選ば
れた単一ガスまたは複数の混合ガスであってもよく、前
記炭化水素はさらに他の同族体であってもよい。
標準ガスもまた同様に、(a)水素および(b)被測定
ガス中に含まれる炭化水素の同族体のグループから選ば
れた単一ガスまたは複数の混合ガスである。本発明は、
被測定ガスの総発熱量のほかに、真発熱量を測定するこ
とができる。
以上のように本発明によれば、被測定ガス中の音速と発
熱量とが対応することに着目し、音速をその音速の値に
関連する電気信号に変換し、その電気信号に基づいて発
熱量を求めることができるので、従来のように被測定ガ
スを実際に加熱・燃焼することは、本発明では、必要な
く、静的な比較的簡単な電気的横成によって高精度で、
容易な操作で発熱量を測定することができる。
さらに本発明では、一方の音響管に標準ガスを封入し、
他方の音響管に被測定ガスを供給し、両者のガスの音速
の差に起因したうなり周波数を検出し、これによって発
熱量を測定するようにしたので、精度を一層向上するこ
とができる。
しかも被測定ガスの流量が変化しても、うなり周波数し
たがって測定される発熱量が変化することなく、このこ
とによってもまた精度を向上することができる。また、
高感度であり、保守が簡便であり、きわめて長期間にわ
たって高精度で測定を続行することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の系統図、第2図は本件発明
者によって得られた被測定ガスの比重yと総発熱量Qと
を表わすグラフである。 1・・・・・・陣温槽、2,3・・・・・・音響管、8
,11・・・…マイク、9,12……スピー力、10,
13…・・・増幅器、14・・・・・・混合検波器、1
5・・・・・・周波数一喝圧変換器、24・・・記録計
。 第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一対の各音響管2,3の両端にはマイク8,11と
    スピーカ9,12とがそれぞれ取付けられ、マイク8,
    11からの出力電気信号は増幅器10,13によつて増
    幅されてスピーカ9,12に与えられて発振を生じさせ
    、一方の音響管2内には、水素および同族体の炭化水素
    のグループから選ばれた単一ガスまたは複数の混合ガス
    を被測定ガスとして供給し、他方の音響管3内には被測
    定ガスの組成と近似した組成を有する水素および前記同
    族体の炭化水素のグループから選ばれた単一ガスまたは
    複数の混合ガスを標準ガスとして封入し、各増幅器10
    ,13からの出力を混合検波器14に与えてうなり周波
    数を有するうり信号を導出し、このうなり信号のうなり
    周波数に対応した被測定ガスの発熱量を測定することを
    特徴とするガスの発熱量測定方法。 2 前記同族体の炭化水素はオレフイン系炭化水素であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のガスの
    発熱量測定方法。 3 前記同族体の炭化水素はパラフイン系炭化水素であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のガスの
    発熱量測定方法。 4 恒温槽1と、 この恒温槽1内に設けられた一対の同一寸法である音
    響管2,3と、 一方の音響管2内に水素および同族体
    の炭化水素のグループから選ばれた単一ガスまたは複数
    の混合ガスを被測定ガスとして導く管路5と、 第1お
    よび第2音響管2,3内を同一の圧力に調節する圧力補
    正装置21と、 前記一方の音響管2の一端に取付けら
    れた第1マイク8と、第1マイク8からの出力電気信号
    を第1スピーカ9に与え、 前記一方の音響管2内にお
    いて発振を生じる第1増幅器10とを含み、 他方の音
    響管3内には水素および同族体の炭化水素のグループか
    ら選ばれた単一ガスまたは複数の混合ガスが標準ガスと
    して封入され、さらに、 前記他方音響管3の一端に取
    付けられた第2マイク11と、 前記他方音響管3の他
    端に取付けられた第2スピーカ12と、 第2マイク1
    1からの出力電気信号を第2スピーカに与え、前記他方
    音響管3内において発振を生じる第2増幅器13とを含
    み、 第1マイク8と第1スピーカ9との間の距離l1
    と、第2マイク11と第2スピーカ12との間の距離l
    2とは、等しく選ばれ、さらに、 第1および第2増幅
    器10,13からの出力を受信してうなり周波数を有す
    る出力を導出する混合検波器14と、 混合検波器14
    からの出力を受信し、うなり周波数に対応した電圧に変
    換して、前記一方の音響管2内の被測定ガスの発熱量を
    表わす電圧出力を導出する周波数−電圧変換器15とを
    含むことを特徴とするガスの発熱量測定装置。
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JP5389502B2 (ja) * 2009-03-31 2014-01-15 アズビル株式会社 ガス物性値計測システム、ガス物性値の計測方法、発熱量算出式作成システム、発熱量算出式の作成方法、発熱量算出システム、及び発熱量の算出方法
JP6759206B2 (ja) * 2015-07-22 2020-09-23 理研計器株式会社 メタン価算出方法およびメタン価測定装置

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