JPS6291815A - 混相流中の相質量測定法 - Google Patents

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】 及歪立夏 本発明は、粉体・液体等の混相流に含まれる各相の質量
をコリオリ流量針を用いて算出する方法に関するもので
ある。

従来茨逝 混相流量を測定する場合、導電性がある場合は電磁流量
計を用いるが、粉体の粒子直径が小さく計量精度を要求
される場合は容積流量計を使用することがある。しかし
、これらの流量計では体積流量を求めるものであり、質
量流量を求める場合は他に密度針により密度を求めて体
積・密度の乗算を行っている。近年、熱資源の活用のた
め、水・石炭スラリー（ＣＷＭ）を火力発電の熱源に使
用することが試みられているが、このＣＷＭの品質管理
のため粘度計により粘度を測定して間接的に熱量を算出
し、これからボイラー等の熱効率を推定している。

′　　゛と　る　　占 上記従来技術によれば、ＣＷＭ等の混相流体を受は入れ
、こ゛の混相流体の品質を確保し、熱機器の効率を向上
させるために密度計、粘度計等の設備を必要とするため
、運転コストが高くなる。本発明は、密度針、粘度計等
の高価な装置を用いることなく、等価な計測を可能とす
ることを目的としてなされたものである。

皿履簾決坐王段 第２図は、コリオリの方式質量流量計の一例を示す斜視
図（特開昭５９−９２３１４号公報参照）で、図中、１
は流管、２及び３は該流管１を図示しない被測定流体管
路に接続するためのフランジ。

４及び５は流管１内に設けられた仕切板、６は流管１の
取り付けられた湾曲管、７は支持板（振動固定板）、８
は駆動部材、９はセンサで、周知のように、フランジ２
から流管１内に導入された被測定流体は、該流管ｌ内の
仕切板４で仕切られて湾曲管６に導かれ、該湾曲管６を
通して再度流管ｌに導かれ、咳流管１内において仕切板
５によって仕切板４方向への流れが阻止され、フランジ
３を通して図示しない被測定流体管路に流出される。

而して、コリオリの方式流量計は、前述のようにして湾
曲管内を流体が流れる時に該湾曲管に働くコリオリの力
を検出して被測定流体の質量流量を計測するものであり
、実際には湾曲管に働く捩りトルクを検出している。換
言すれば、湾曲管６において、支持板７における両面着
点を結んだ第１の軸Ｗ−Ｗに直交する第２軸０−０に対
して軸対称に該湾曲管６を配設し、該湾曲管の流入口及
び流出口に働くコリオリの力の偶力によって該湾曲管が
第２軸Ｏ−Ｏのまわりに旋回する旋回角度をセンサ９に
よって検出して計測するものである。

なお、第２図は、２本の湾曲管６を使用する例を示した
が、１本でもよいことは特公昭６０−３４６８３号にお
いて周知である。

上述のように、コリオリの力を利用した質量流量計は、
流管の所定区間を支点として、この所定区間の中央を流
管に直角方向に流体を含んだ固を振動数で加振すると、
流体の質量流量に比例したコリオリの力が支点における
振動の向きと流れ方向に対して直角方向に作用するとと
もに、固有振動数（ｆｏ）は流体の密度（ρ）に比例す
るものである。本発明は、この流体が粉体密度（ρＳ）
と液体密度（ρＬ）の粉体と液体の混相流であるとした
場合、上記固有振動数（ｆｏ）から求めた密度（ρ）中
に占める粉体密度と液体密度の密度割合（α）又は（α
−１）を算出して、これから粉体又は液体の質量を求め
ることにより、混相流体の品質性状を把握するものであ
る。従って、本発明によれば密度計、粘度計等の高価な
装置を用いることなくコリオリの方式流量計のみで等価
な計測ができる。

ｌ生血 コリオリの力を利用した質量流量は上述のごと（、流管
を流体を含んだ固有振動数で加振することにより求める
ものであるが、コリオリの力は流速Ｖの流体が流れる場
合、振動角速度をωＯとすると、コリオリの加速度Ａは
Ａ＝２ω０　・Ｖが流れと振動の向きとに直角の方向に
生ずる。従って、コリオリの力は密度をρとした場合、 ２　ωｏ・Ｉ）−ｖ　＝　２　ωｏ−Ｍ−（１）（但し
ρｖ＝Ｍ）即ち質量流量に比例する。一方、流管の断面
二次モーメントを■、支点間の長さを！、流管の質量を
ｍ、ヤング率をＥとすると、固有振動数ｆＯは、 であられされる。（但しＢは管形状により決まる定数） この流管内に密度ρで質量Δｍの流体が流入したときの
固有振動数ｆＸは（２）式からとなる。（２）式及び（
３）式から により流体密度ρが求められる。（但し、Ｃは流管密度
、管内外径等により定められた定数である。

上述のように、コリオリの方式流量計を固を振動数で駆
動する場合、質量流量と流体密度とを測定することがで
きる。

今、混相流の質量流量Ｍとし、この中に粉体質量ＭＳと
液体質ＩＭＬとが含まれるとすると、Ｍ　＝　Ｍ　ｓ　
＋　ＭＬ　　　　　　　　−・・・（５）また、混相流
体密度ρ中における粉体の密度割合は前述のようにαで
あるから、 ρ＝（１−α）　ρし　＋αρＳ　　　・・・・・・　
（６）となり、　（６）式より ρＳ−ρし を求めることができる。また、密度割合αと質量割合は
等しいから粉体質ｆ１ＭＳは、 となる。また、液体質量ＭＬは を求めることができる。即ち、固相としての粉体質量Ｍ
Ｓおよび液相としての液体質量Ｍ、は（８）。

（９）式により求められる。

また、混相流の温度を測定することにより予め定められ
た関数形に従って液体、粉体の密度を（１０）、　　（
１１）式の如く補正することができる。

ρＬ　＝Ｇ　（ｔ）−ρＬ　　（ｔ）　　　　・・・（
１０）ρｇ＝ｓ’（ｔ）＝ρｇ　　（ｔ）　　　　・・
・（１１）第１図は、上記本発明を実施するための構成
図で、図中、１０は前述のごときコリオリ方式質量流量
計、１１はストレージタンク、１２は被測定混相流体が
流れる流路管、１３はコリオリカ式質量流量計１０によ
って検出された質量流量算出部。

１４は被測定混相流体の密度検出部、１５は被測定混相
流体の温度検出部、１６は混相流体中の粉体質量算出部
で、粉体質量は前述のごと（して検出された質量流量（
Ｍ）、密度（ρ）、及び、温度（１）によって述べられ
る。

なお、流管は直管と限らず湾曲管、またはこれらの２重
管でもよく、要は固有振動数で駆動されるコリオリの方
式流量計であればよく、混相流体もＣＷＭに限定される
ものではない。なお、粉体の密度は比重ビン等で求めら
れる。

班果 以上の説明から明らかなように、本発明によると、密度
計、粘度計等の高価な装置を用いることなく、混相流体
中の粉体質量ＭＳ及び液体質量ＭＬを求めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を説明するための構成図、
第２図は、本発明の実施に使用するコリオリカ式質量流
量針の一例を示す図である。 １０・・・コリオリカ式質量流量計、１１・・・ストレ
ージタンク、１２・・・流路管、１３・・・質量流量算
出部。 １４・・・密度検出部、１５・・・温度検出部、１６・
・・粉体質量算出部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、液体密度ρ＿Ｌ及び粉体密度ρ＿Ｓが既知の混
   相流を流通する単一又は複数の流管の所定距離を隔てた
   ２点を支点とし、該支点間の中央を流管と直角方向に、
   上記２点間における流管の固有振動数で駆動することに
   より生ずるコリオリの力及び上記固有振動数から質量流
   量Ｍおよび混相流の密度ρを求め、 Ｍ＿Ｓ＝［（ρ−ρ＿Ｌ）／（ρ＿Ｓ−ρ＿Ｌ）］Ｍ＝
   αＭＭ＿Ｌ＝［（ρ＿Ｓ−ρ）／（ρ＿Ｓ−ρ＿Ｌ）］
   Ｍから粉体質量Ｍ＿Ｓ及び液体質量Ｍ＿Ｌを求めること
   を特徴とした混相流中の相質量測定法。
2. （２）、混相流における二相及び又は一相の密度を温度
   ｔの関数としてρ＿Ｓ（ｔ）、ρ＿Ｌ（ｔ）を求め、 Ｍ＿Ｓ＝｛［ρ−ρ＿Ｌ（ｔ）］／［ρ＿Ｓ（ｔ）−ρ
   ＿Ｌ（ｔ）］｝ＭＭ＿Ｌ＝［（ρ＿Ｓ−ρ）／（ρ＿Ｓ
   −ρ＿Ｌ）］Ｍから粉体質量Ｍ＿Ｓ及び液体質量Ｍ＿Ｌ
   を求めることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に
   記載の混相流中の相質量測定法。