JPS62293165A - 流体温度、速度の同時測定方法 - Google Patents

流体温度、速度の同時測定方法

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JPS62293165A
JPS62293165A JP61135921A JP13592186A JPS62293165A JP S62293165 A JPS62293165 A JP S62293165A JP 61135921 A JP61135921 A JP 61135921A JP 13592186 A JP13592186 A JP 13592186A JP S62293165 A JPS62293165 A JP S62293165A
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Atsushi Morihara
淳 森原
Shuntaro Koyama
俊太郎 小山
Tomohiko Miyamoto
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高温でダストの多い流体の温度、速度を同時
に測定するのに好適な方法に係わる。
〔従来の技術〕
現在、石炭は発電や化学原料など多くの分野で用いられ
ている。多くの場合、石炭を微粒化して燃焼、ガス化等
の高温処理を行う、このような石炭の処理を行う装置を
運転または制御をする場合、高温でダストの多い流体の
温度、速度を同時に測定する必要がある。また、石炭以
外にも気固反応をおこさせる装置では、高温でダストの
多い流体の温度、速度を測定する必要がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来、流体温度の測定は、熱電対、サクションパイロメ
ータ、光学測定法等がまた流体速度の測定は熱線速度計
、ピトー管、レーザ速度計等が渭いられていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、これらの機器を用いて、高温でダストが混入し
た流体の速度を測定する際には、以下に示す問題点があ
った。
ます熱電対では、異なる金属を接合させその接点で生じ
る起電力が温度に依存することを利用して流体の温度を
測定する。接点の金属には、白金。
タングステン等が用いられる。しかし白金、タングステ
ン等の金属は、高温でダストが混入した流体中では、侵
されてしまう、従って、熱電対には、高温でダストが混
入した流体の温度を長期間測定できないという欠点があ
った。
サクションパイロメータでは、流体を吸引して冷却し、
冷却後の温度から流体の温度を推定する。
高温でダストが混入した流体の温度を測定する際には、
流体中のダストも一緒に吸引するために検知孔が閉塞す
る。従って、サクションパイロメータにも、高温でダス
トが混入した流体の温度を長期間測定できないという欠
点がある。
光学的測定法にはNaD線やレーザ光等が用いられる。
光学的測定法は、非接触の測定が可能なので高温流体に
も適用できる。しかし、雰囲気中のダスト濃度が濃かっ
たり、流体と測定部が遠かった場合にはNaD線やレー
ザ光が弱まり信号が検出できなくなる。従って光学的測
定法ではダスト濃度が濃い流体の温度測定は不可能セあ
る。
以上のように、光学的測定法にて高温でダストが混入し
た流体の温度を長期間測定することは国璽であった。
また、流体速度の測定を行う熱線速度計では、熱線の温
度を流体よりも高温とし、熱線から雰囲気への伝熱量を
測定し速度を算出する。従って、燃焼が行われているよ
うな流体では、熱線を燃焼温度以上に設定する必要があ
る。一般的に熱線には、タングステン等の金属材料が用
いられるので燃焼温度では断線してしまう、従って、熱
線速度計では、高温流体の流速測定は不可能である。
ピトー管では、流れにより生じた動圧を測定し。
速度を算出する。しかし、ダストが混入した流体ではピ
トー管の圧力測定孔にダストが混入し動圧の測定が困難
となる。従って、ピトー管では、ダストが混入した流体
の速度測定は不可能である。
レーザ速度計では、2本のレーザ光を交差させて干渉縞
を形成させる。そして、流体中に浮遊した微粒子が、干
渉縞を通過した際に発する散乱光を検出して、流体の速
度を算出する。この測定法は、非接触の測定が可能なの
で高温流体にも適用できる。しかし、流体中のダスト濃
度が濃かったり、流体と測定部が遠かった場合にはレー
ザ光が弱まり散乱光を検出できなくなる。従ってレーザ
速度計では、ダスト濃度が濃い流体の速度測定は不可能
である。
ダストの混入した高温流体の速度測定については、化学
工学論文集、第10巻、第2号(1984)における定
力 正毅、黒澤 端志等による“微粉炭燃焼系からのN
Oxの生成に及ぼす1次空気流速の影響”と題する文献
にて論じられている0本文献ではピトー管の穴を大きく
し、ダストの流入による閉塞以前に差圧を読みとろうと
している。
しかし、信頼性にきけ長期にわたる測定は不可能であっ
た。
ましてや、高温でダストが混入した流体の温度。
速度の同時測定は、全く不可能であった。
本発明の目的は、ダストの混入した高温流体の温度、速
度の同時測定法を提供することである。
C問題点を解決するための手段〕 ダストの混入した高温の流体中に挿入できる検出器には
制限がある。金属等の摩耗や高温に弱い材質を用いるこ
とはできない、従ってアルミナ等の磁性材料を用いて速
度を検知する必要がある。
磁性材料で検出可能な流体の情報は伝熱量だけである。
そこで流体中に磁性材料の検出管を挿入し、検出管内に
熱媒体を流入させ、伝熱量を求めることで温度、速度を
同時に算出しようとするものである。
本発明の基本原理を次にのべる6円管に直角に流体が流
れる場合、円管の側面の流れに剥離が起る。そして、円
管と流体との間に温度差があった場合、熱伝達が行われ
る。熱伝達は、対流と放射により行われる。レイノルズ
数が1000以上の場合、伝熱係数りは次式で表現され
る。
本式においてGは流量、Dは円管径、kfは熱伝導度、
Cpは比熱、μfは粘性係数を表わす、Gは、円管の側
面を流れる流体の速度Vと流体の密度ρとの積で表現さ
れる。従って伝熱係数りとVの関係は次式で表現される
h:cxV” 但し また、流体の温度をT&、検出器の温度をTse流体か
ら熱媒体への放射率をεとすると、流体から検出器への
伝熱量Q1は次式で表わされる。
Q1=Ah (Ta−Ts) +Ai(Ta番−T 34) 一方、検出管内を通過する流体の入口温度Tslと出口
温度Tsoの差(Tso−Tst)と検出管内を通過す
る媒体が検出器から持ち出す伝熱量Q2との間には次式
で示す関係がある。
Q z == Cq G q (T s o −T s
 t )上式で01は検出管内を通過する媒体の比熱を
表わす、ここでQlはQlに等しい、従って次式が成立
する。
Cq G M (T s o  T s + ) / 
A =VO・8Cx (Ta  Ts)十t  (Ta
’  Ta’)熱媒体の流量を01+、Gq−で流通さ
せた場合、上式は以下の様に表せる。
CqGq+ (Txo  Tss) ”/ A =V”
”C1(Ta−Ts÷)+i  (Ta’  Ts”)
CqGq−(Tso  Tsl) −/ A =V””
Cx  (Ta   T3−)+  i   (Ta番
−丁、−4)ここで、添え字+−は流量(Gq)+、(
Gq)−で測定された温度を、Tsは、平均温度(Tw
o  Tst) / 2を表す0以上の2式の差を取り
、■について整理すると次式が得られる。
CI    Tt、−−Tsl A (Ts−−Ts÷)/Cq この様に、流体の速度Vを算出することができる。更に
、求められた速度Vを用いてTaを次式から求めること
ができる。
ε 以上の様にして流体の速度V、流体の温度T龜を同時に
測定することができる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を第1図から第5図を用いて説明す
る。
第1図に、本発明のフローを示す、全体の熱媒体量制御
部、検出部、演算部より構成される。熱媒体量制御部は
、熱媒体供給部2、熱媒体圧力検出部4、熱媒体圧力調
節部3より構成される。熱媒体1は、熱媒体供給部2に
よって定量化されて熱量検出用熱媒体21として、検出
部13へおくられる。熱媒体供給部2での熱媒体供給量
は演算部7より送られた供給量信号6により設定される
熱媒体1の供給量は少なくとも3点以上変化させる。
一方、検出部13より排出された熱量検出用熱媒体22
は熱媒体圧力検出部4により圧力測定され、熱媒体圧力
′II4節部3で演算部7より送られた圧力信号5によ
り一定圧力に設定される。
次に、検出部13の詳細を第2図、第3図により説明す
る。検出部13は、熱量検出用熱媒体21の流入管15
及びセンサ16、熱量検出用熱媒体22の流出管17よ
り構成される。流入管15の内部にはセンサ16に流入
する以前の熱量検出用熱媒体21の温度を測定する流入
熱媒体測温素子19が設置される。流入管17の内部に
はセンサ16から排出された熱量検出用熱媒体22の温
度を測定する流入熱媒体測温素子20が設置される。セ
ンサ16は放射により熱伝達しにくく対流により熱伝達
しやすい材質にする。従ってアルミナ等が適当でありS
iCのような黒色のものは不適当である。
演算部は検出部13の熱媒体21.22の温度差を算出
する温度差演算部11と速度を算出する速度演算部7よ
り構成される。温度差演算部11の出力12は速度演算
部7へ送られる。
次に本実施例1の動作について説明する。熱媒体1とし
ては高圧ガス等を用いる。熱媒体供給部2により定量供
給された熱媒体1は検出部13へ送られる。
検出部13のセンサー16の周りの高温でダストの混入
したガスが流れるとセンサー16の周囲に強制対流によ
り流体から熱の移動がおこる。従って熱媒体1は検出部
13のセンサー1Taを通過する際に昇温する。そして
その際の温度差が、センサー16の前後に設置された測
温素子19゜20により検出される。この検出された温
度は温度信号9,10として温度差演算部11へ入力さ
れ、算出された熱媒体の平均温度は速度演算部7へ入力
される。熱媒体1は圧力検出部4で圧力測定された圧力
調節部3で減圧され排出される。
以上に示した動作を、熱媒体1の供給量を3条件変化さ
せて行う、これから温度T、&、速度Vの流体中に置か
れた検出部13のセンサーからつぎに示す情報が得られ
る。
1)熱媒体1の流量・・・・・・Gqx* Gqヱ、G
qa2)熱媒体1の検出部13のセンサー1Taを通過
する前の温度・・・・・・T、□g T*z* Tss
3)熱媒体1の検出部13のセンサー1Taを通過した
後の温度・・・・・・T o x e T o z e
 T oδこれから、変数fi + fx * fsを
次式により求められる。
fx=cqGqz(Toz  T口)/Af t= C
(GM! (Toz−Ttz) / Af a= Cq
Gqa (Toa−T sa) / A二二で、C1は
、熱媒体1の比熱であり、Aはセンサ16の断面積を表
す、これらは、いずれも既知量である0次に、変数T 
s s * T s z * T s aを次式により
求める。
Ts1= (TOI −Ttz) / 2Tsz= (
Tow−Ttz) / 2Tsa=(Toa −Tla
) / 2以上から次に示す行列式が得られる。
c    fa 但し I  Ta2  TS!’ Apr=  (I    Tsz   Tss番)l 
 Tss  Tss’ これから、次式により、未知数at bt Ctが求ま
る。
c         fa ここで未知数a、b、c、は次式で示される。
a =V’・8CtTa+f Ta’ b=vo・@CI C=C 未知数Cから、放射率εが求まる。更に、b。
Cをaに代入すれば、流体温度T&が求まる。更に、C
Iを次式により求まる。
DO0番μ fO+2 C1は流体固有の値である。各定数の温度により変化す
るので、流体の組成及び温度T&から求める。
未知数すを01で割ることにより流体速度Vが得られる
0以上から、流体温度T、流体速度Vaを同時に測定す
ることができる。
次に、本発明を用いて、測定を行った結果を第4図及び
第5図に示す。
被測定流体は、微粉炭を燃焼した排ガスであり、水冷の
熱交換器により300℃〜1500℃に変化させて測定
した。また、バイパスさせることで、10〜60m/s
森に速度を変化させて測定を行なった。
温度の測定結果を第4図に示す、軸横は、検出部13の
近くに設置した熱電対の温度を、縦軸は検出部13によ
り求めた温度の測定結果を示す。
流体を高温にすると、放射による伝熱量が対流による伝
熱量に比べて大きくなるため、精度を向上させるため、
熱媒体1の流量を大きくした。第4図に示すように、高
温にしても十分に測定が可能である。
速度の測定結果を第5図に示す、横軸は、マスバランス
により算出した流体の速度を、縦軸は検出部13により
求めた速度の測定結果を示す、温度測定の場合と同様に
、流体を高温にすると、放射による伝熱量が対流による
伝熱量に比べて大きくなるため、精度を向上させるため
、熱媒体1の流量を大きくした。高温にしても十分に測
定が可能なことを示している。
以上から、本発明により温度、速度の同時測定を行うこ
とができた。
〔発明の効果〕
本発明によれば高温でダストの混入したガスの速度を測
定できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の流体温度・速度の同時測定方法に用い
る検出装置の説明図、第2図は第1図検出部の側断面図
、第3図は第2図のA−A断面図、第4図は本発明によ
る温度測定結果の線図、第5図は本発明による速度測定
結果の線図である。 1・・・熱媒体、2・・・熱媒体供給部、3・・・熱媒
体圧力検出部、4・・・熱媒体圧力検出部、7・・・速
度演算部、代理人 弁理士 小川勝馬  ノ 第 I 図 1 動1策休 17  元出菫 早 2 図 不 4 日 @電材で現代した適度(゛す

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、流体中に検出管を挿入し、この検出管内には前記流
    体と遮へいして比熱がC_qの熱媒体を流量(G_q)
    ^+、(G_q)^−で流通させ、該熱媒体が検出管に
    流入する以前の温度T_s_1、流出した以降の温度T
    _s_0を各流量において測定し、外径Dの検出管が流
    体に接触する表面積A、流体から熱媒体への熱放射率ε
    、流体の物性により決められる定数C_1から次式によ
    り流体の速度V、温度T_aを同時に求めることを特徴
    とする流体温度・速度の同時測定方法。 V=(1/C_1){ε[(T_s)^+^4−ε(T
    _s)^−^4]/[(T_s)^−−(T_s)^+
    ]+[(G_q)^+(T_s_0−T_s_1)^+
    −(G_q)^−(T_s_0−T_s_1)^−]/
    {A[(T_s)^−−(T_s)^+]/C_q}}
    1.67T_a=f^−^1[(C_q(G_q)^+
    (T_s_0−T_s_1)^+]/(εA)f(T_
    a)=(T_a)^4^−(T_s)^+^4+(C_
    1V^0^.^8)/ε[T_a−(T_s)^+^4
    ]添え字+−:流量(G_q)^+、(G_q)^−で
    測定された温度T_s:平均温度(T_s_0−T_s
    _1)/2但し C_1=0.26(kf^0^.^8C_q^0^.^
    4ρ^0^.^6)/(D^0^.^4μf^0^.^
    2)kf:流体の熱伝導度kf、C_p:流体の比熱μ
    f:流体の粘性係数μf、ρ:密度
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1409987A1 (en) * 2001-03-13 2004-04-21 FM Global Technologies, LLC. Heat flux measurement pipe and method for determining sprinkler water delivery requirement
CN103868558A (zh) * 2014-03-20 2014-06-18 迈瑞尔实验设备(上海)有限公司 一种粉体流量在线检测系统及方法
JP2020525764A (ja) * 2017-06-28 2020-08-27 アイオートポン エッセエッレエッレ 放射誤差が修正された外的環境の気温を計算するシステムおよび方法、ならびに、このシステムで使用可能なセンサ装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101697859B1 (ko) * 2015-04-20 2017-01-18 한양대학교 산학협력단 온도 측정 시스템

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1409987A1 (en) * 2001-03-13 2004-04-21 FM Global Technologies, LLC. Heat flux measurement pipe and method for determining sprinkler water delivery requirement
EP1409987A4 (en) * 2001-03-13 2006-11-08 Fm Global Technologies Llc THERMAL FLOW MEASUREMENT PIPE AND METHOD FOR DETERMINING THE NEED FOR WATER DISTRIBUTION FOR AUTOMATIC EXTINGUISHER
CN103868558A (zh) * 2014-03-20 2014-06-18 迈瑞尔实验设备(上海)有限公司 一种粉体流量在线检测系统及方法
JP2020525764A (ja) * 2017-06-28 2020-08-27 アイオートポン エッセエッレエッレ 放射誤差が修正された外的環境の気温を計算するシステムおよび方法、ならびに、このシステムで使用可能なセンサ装置

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