KR101178038B1 - 이중 노즐을 이용한 차압식 질량유량계 - Google Patents

이중 노즐을 이용한 차압식 질량유량계 Download PDF

Info

Publication number
KR101178038B1
KR101178038B1 KR1020120058618A KR20120058618A KR101178038B1 KR 101178038 B1 KR101178038 B1 KR 101178038B1 KR 1020120058618 A KR1020120058618 A KR 1020120058618A KR 20120058618 A KR20120058618 A KR 20120058618A KR 101178038 B1 KR101178038 B1 KR 101178038B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nozzle
mass flow
fluid
pressure
flow meter
Prior art date
Application number
KR1020120058618A
Other languages
English (en)
Inventor
김성환
김일환
Original Assignee
주식회사 태산에너지기술
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 태산에너지기술 filed Critical 주식회사 태산에너지기술
Priority to KR1020120058618A priority Critical patent/KR101178038B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101178038B1 publication Critical patent/KR101178038B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/40—Details of construction of the flow constriction devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/40—Details of construction of the flow constriction devices
    • G01F1/42—Orifices or nozzles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

본 발명은 이중 노즐을 이용한 차압식 질량유량계에 관한 것으로, 본 발명의 유량계는 상기 유량계는 측정부(10)와, 상기 측정부(10)에 의해 측정된 값을 이용하여 유체의 질량유량을 연산하는 연산부(20)를 포함하고, 상기 측정부(10)는 내부에 관로가 형성되고, 상기 배관과 연결되는 관체(11)와; 상기 관체(11)의 내부에 일정간격 이격되어 설치되는 제1,2노즐(12, 13)과; 상기 제1노즐(12)의 전단에 설치되어 상기 관체(11) 내의 유체의 온도를 측정하는 온도센서(15)와; 상기 제1노즐(12)의 전단과 상기 제1,2노즐(12, 13)의 사이에 각각 설치되어 유체의 압력을 측정하는 제1,2압력센서(16, 17)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 내구성이 뛰어나며, 넓은 압력범위에 걸쳐 유체의 유량을 정확하게 측정할 수 있다.

Description

이중 노즐을 이용한 차압식 질량유량계{Differential Pressure-type Mass Flow Meter with Double Nozzles}
본 발명은 이중 노즐을 이용한 차압식 질량유량계에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 유체가 흐르는 관로의 내부 전후에 각각 1개씩의 노즐을 설치하여 이에 의해 관로를 통해 흐르는 유체의 유량을 정밀하고 정확하게 측정할 수 있도록 하는 이중노즐을 이용한 차압식 질량유량계에 관한 것이다.
유량계(flow meter)란 기체 또는 액체 등의 유체가 단위시간에 흐르는 양(체적 또는 질량)을 측정하는 장치로서, 이러한 유량계는 그 측정방식 또는 원리에 따라 날개차 유량계, 차압식 유량계, 면적식 유량계, 용적식 유량계, 초음파 유량계 등으로 구분되는데, 상기 유량계 중 날개차 유량계는 기체나 유체의 흐름에 의해 날개를 회전시켜 그 회전된 수를 계기하는 방식으로서 수도계량기 등에 적용되어 널리 사용되고 있는 간단한 구조의 유량계이고, 차압식 유량계는 관로 중에 교축기구를 설치하여 이들 장애물 전후의 압력차의 평방근이 유량에 비례하는 원리를 이용한 유량계로서 관로 중에 설치되는 교축기구로서 벤투리(venturi), 오리피스(orifice), 소닉 노즐(Sonic nozzle), V-cone 등이 주로 사용되고 있으며, 이러한 차압식 유량계는 비교적 간단한 방식으로 소유량에서 대유량까지 적용범위가 넓어 산업용으로 많이 쓰이고 있다.
또한 유량계는 관로 내부를 흐르는 유체의 체적(體積)유량을 측정하는 체적유량계와 유체의 질량유량을 측정하는 질량유량계로 대별될 수 있는데, 유체의 유량을 측정할 때 유체의 온도나 압력이 변동되는 흐름에 있어서는 밀도도 아울러 변화되기 때문에 체적 유량만을 측정해서는 유체의 유량을 정확하게 측정할 수 없다.
따라서 유량을 정확하게 측정하기 위해서는 온도나 압력을 동시에 측정하여 기준상태로 환산하여 산출하는 질량유량계가 일반적으로 사용되고 있는데, 이러한 질량유량계에는 열식 질량유량계, 차압식 질량유량계, 코리올리 유량계, 각(角)운동량식 질량유량계, 자이로식 질량유량계, 터빈 질량유량계 등이 있다.
한편, 반도체를 생산하기 위해서는 Ar, He 등의 기체가 일정한 유량으로 공급되어야 하는데, 이를 위해 기체공급 관로에는 기체의 질량유량을 정밀하게 측정할 수 있도록 열(熱)식 질량유량계가 설치되어 사용되고 있으며, 이러한 열식 질량유량계는 관로에 전기히터를 설치하고 이 전기히터에 의해 관로 속의 유체를 가열하여 관로 전후에서의 유체의 온도차(ΔT)가 일정하도록 제어하여 그 때 투입된 에너지양(q)으로부터 유체의 질량 유량(m)을 구하는 방식으로서, 이때 유체의 질량유량을 정확하고 정밀하게 측정하기 위해서는 고도로 정밀한 고가의 온도센서와 제어가 필요할 뿐만 아니라, 관로에 설치된 히터의 고장이 잦아 유량계를 수시로 수리하거나 교체하여야 하기 때문에 유지비용이 증가하고 측정 장치의 안정성이 낮다는 문제가 있다.
한편, 관로 내부에 오리피스나 벤추리 또는 노즐 등의 교축기구를 설치하고, 교축기구 전후의 압력차를 측정하여 베르누이 방정식에 의해 유량을 결정하는 방식의 차압식 유량계를 사용하는 경우 유량계의 고장이 적고 저렴한 비용으로 유체의 유량을 측정할 수 있다는 장점이 있으나, 관로 속에 설치된 오리피스나 벤추리 또는 노즐의 전후에 형성되는 와류 등에 의해 측정 정확도가 급격히 저하되고, 이 때문에 정밀한 유량 측정을 요구하는 데에는 이러한 형식의 유량계를 사용하기가 곤란하다.
관로 내의 유량을 정밀하게 측정하기 위해 소닉 노즐(sonic nozzle)을 이용한 유량계가 사용되기도 하는데, 이러한 소닉 노즐 유량계는 위에서 설명한 벤추리 또는 오리피스 유량계에서와 같이 관로 내에 교축기구(소닉 노즐)를 설치하고 이때 이러한 교축기구의 목(throat) 부분에서의 유체의 유속이 음속 이상인 경우 교축기구 후단부에서의 압력이 변하더라도 출구에서의 유량은 변하지 않는다는 원리를 이용한 것으로 유체의 질량유량을 정밀하게 측정할 수 있다는 장점은 있으나, 소닉 노즐 전후단에서의 압력차가 일반적으로 1.5～2배 이상인 흐름에서만 유량계가 제 기능을 발휘하기 때문에 측정범위가 제한될 뿐만 아니라, 노즐을 정교하게 제작하여야 하기 때문에 유량계 제작비용이 높다는 단점도 있다.
따라서 가격이 저렴하고 내구성이 뛰어나며, 유체의 유량을 정확하게 측정하면서도 유체의 측정범위(압력)가 한정되지 않는 유량계의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위해 안출된 것으로, 내구성이 뛰어나며 넓은 압력범위에서도 유체의 유량을 정확하게 측정할 수 있도록 하는 질량유량계를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 질량 유량계를, 측정부와, 상기 측정부에 의해 측정된 값을 이용하여 유체의 질량유량을 연산하는 연산부를 포함하고, 상기 측정부는 내부에 관로가 형성되고, 상기 배관과 연결되는 관체와; 상기 관체의 내부에 일정간격 이격되어 설치되는 제1,2노즐과; 상기 제1노즐의 전단에 설치되어 상기 관체 내의 유체의 온도를 측정하는 온도센서와; 상기 제1노즐의 전단과 상기 제1,2노즐의 사이에 각각 설치되어 유체의 압력을 측정하는 제1,2압력센서로 구성하는 것에 의해 달성된다.
이때 상기 연산부에서 유체의 질량유량을 산출할 때, 상기 제1노즐의 전후단에서의 기체의 압력의 차이가 그대로 유지되는 경우에는 아래의 수학식 1에 의해 산출하고, 상기 제1노즐의 전후단에서의 기체의 압력의 차이가 변하는 경우에는 상기 차압에 따라 미리 만들어진 룩업 테이블을 참조하여 산출하는 것으로 실시될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112012043820419-pat00001
여기서
Figure 112012043820419-pat00002
은 유체의 질량유량,
Figure 112012043820419-pat00003
는 노즐의 목(throat)에서의 단면적,
Figure 112012043820419-pat00004
는 유출계수,
Figure 112012043820419-pat00005
는 임계유동함수,
Figure 112012043820419-pat00006
는 노즐 전단에서의 유체의 압력,
Figure 112012043820419-pat00007
은 기체상수,
Figure 112012043820419-pat00008
는 노즐 전단에서의 기체의 온도,
Figure 112012043820419-pat00009
은 기체의 몰(mol)이다.
또한 상기 제1,2노즐은 각각 상기 관체의 내경이 축소되도록 만곡지게 형성되는 유입부와; 상기 유입부와 연결되며 내경이 동일하게 형성되는 목부와; 상기 목부와 연결되어 상기 관로의 내경이 확대되도록 형성되는 배출부로 이루어지는 것으로 실시될 수 있다.
그리고 상기 배출부는 상기 관체를 수평으로 연결하는 가상의 중심선을 기준으로 2~8°의 각도로 경사지도록 형성되는 것으로 실시될 수 있다.
또한 상기 제1,2노즐의 형상은 서로 동일한 형상으로 이루어지는 것으로 실시될 수 있다.
본 발명은 유체의 압력범위에 구애받지 않고 고압 및 저압을 포함한 넓은 압력범위에 걸쳐 유량을 측정할 수 있다.
또한 본 발명은 제1,2노즐이 각각 관체의 내부에 일정 간격을 두고 설치됨으로써 제1노즐을 통과한 유체의 유동이 더욱 안정되어 종래의 유량계에 비해 더욱 정밀하고 정확하게 유량을 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이중 노즐을 이용한 차압식 질량유량계의 예를 보인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 관체와 제1,2노즐 및 제1,2압력센서와 온도센서를 보인 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 제1,2노즐을 보인 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 유량계를 사용하여 획득한 유량데이터를 커브 피팅한 결과를 보인 그래프이다.
이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성과 작용을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명자 등은 관로 내에 설치된 교축기구(이하에서는 이를 '노즐'이라 한다)를 이용하면서도 정확도가 높은 유량계를 개발하기 위해 연구를 진행하는 과정에서 노즐의 형태를 적절히 변경하는 경우 측정 정밀도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 노즐의 배열을 달리하는 경우, 즉 관로 내에 2개의 노즐을 전후 방향으로 일정간격을 두고 설치하는 경우에도 이들 한 쌍의 노즐 사이의 유체의 유동상태가 안정됨으로써 측정 정밀도와 정확도가 우수한 유량계를 제작할 수 있음을 실험결과 밝혀내었다.
본 발명은 상기와 같은 실험결과에 따라 개발된 것으로, 본 발명의 질량유량계는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 관로 내부를 흐르는 유체의 온도와 압력 등을 측정부(10)와, 이 측정부(10)에 의해 측정된 값을 이용하여 유체의 질량유량을 연산하는 연산부(20) 및 이 연산부(20)에 의해 연산된 결과를 출력하는 출력부(30)를 포함한다.
측정부(10)는 내부에 유체가 흐르는 배관에 연결되어 이 배관을 흐르는 유체가 유량계를 통과하도록 하고, 아울러 유체의 압력과 온도 등을 측정하기 위한 부분으로서, 이를 위해 본 발명의 측정부(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 배관과 연결되는 관체(11)와, 상기 관체(11)의 내부에 일정간격을 두고 설치되는 제1,2노즐(12, 13)과, 상기 제1노즐(12)의 전단에 설치되어 유체의 온도를 측정하는 온도센서(15)와 제1노즐(12)의 전단과 제1,2노즐(12, 13) 사이에 설치되어 이 부분의 압력을 각각 측정하는 제1,2압력센서(16, 17)로 이루어지는데, 이때 관체(11)의 내경은 이와 연결되는 배관의 내경과 동일하게 구성되며, 이에 의해 배관을 통해 흐르는 유체의 유동 조건이 그대로 유지되며, 그 결과 측정정도가 저하되지 않는다.
그리고 이때 제1노즐(12)과 제2노즐(13) 사이의 간격은 관체(11) 내경의 2～5배 범위로 유지되는 것이 바람직한데, 이는 실험결과 제1노즐(12)과 제2노즐(13) 사이의 간격을 상기 범위로 유지하는 경우 안정성이 향상되어 더욱 정확한 측정이 이루어지는 것으로 확인된데 따른 것이다.
관체(11)의 내부에 전후방향으로 일정간격을 두고 이격 설치되는 제1,2노즐(12, 13)은 도 3에 도시된 바와 같이 유체가 유입되는 유입부(A)와, 목부(B) 및 배출부(C)로 이루어지는데, 이때 유입부(A)에는 관체(11)의 내측으로 호형 만곡지는 형상의 곡면(r)이 형성되어 있어 이에 의해 관체(11)의 관경이 하류측으로 갈수록 좁아지고, 이 곡면(r)의 끝에는 좁아진 관경이 그대로 유지되는 목부(B)가 형성되며, 이 목부(B)로부터 다시 하류측으로 갈수록 점차 내경이 커지면서 확대되는 모양의 배출부(C)가 형성된다.
이때 배출부(C)는 일정한 경사각(a)을 가지는데, 이 경사각(a)은 관체(11)를 수평으로 연결하는 가상의 중심선(c)을 기준으로 2~8°의 각도범위로 형성된다.
그리고 관체(11)의 내부에 일정 간격을 두고 이격되어 설치되는 제1,2노즐(12, 13)은 서로 동일한 형상의 노즐이 사용되는데, 이 역시 실험결과 제1,2노즐(12, 13)의 형상이 다른 경우에 있어서보다 동일한 경우에 있어서 제1노즐(12)을 통과한 유체의 유동이 더욱 안정되어 측정 정밀도가 향상되는 것으로 확인된 데에 따른 것이다.
한편, 제1노즐(12)의 전단에는 관체(11)의 내부를 흐르는 유체의 온도를 측정할 수 있도록 온도센서(15)가 설치된다.
그리고 제1노즐(12)의 전후단에는 각각 제1노즐(12)의 전후단에서의 압력(
Figure 112012043820419-pat00010
,
Figure 112012043820419-pat00011
)을 측정할 수 있도록 제1,2압력센서(16, 17)가 설치된다.
상기와 같이 온도센서(15)와 제1,2압력센서(16, 17) 등을 구비하는 측정부(10)로부터 측정된 유체의 온도와 압력 정보는 이 측정부(10)의 상부에 위치하는 연산부(20)에 입력되며, 이 연산부(20)에서는 측정부(10)로부터 입력되는 유체의 압력 정보를 이용하여 제1노즐(12)의 전후단 사이의 차압(
Figure 112012043820419-pat00012
)을 구한 다음, 이 차압(
Figure 112012043820419-pat00013
)과 유체의 온도 및 노즐의 직경을 이용하여 유체의 질량유량(
Figure 112012043820419-pat00014
)을 산출하여 후술하는 출력부(30)로 전송하고, 필요에 따라 디스플레이에 의해 출력되도록 한다.
이하에서는 본 발명의 측정부(10)에서 측정된 정보를 이용하여 연산부(20)에서 질량유량을 산출하는 방법에 대해 기술한다.
일반적으로 소닉 노즐을 통해 흐르는 기체의 질량유량은 노즐 전단에서의 압력이 후단에서의 압력보다 약 1.5배 이상 높은 경우 아래의 수학식 1에 의해 산출된다.
[수학식 1]
Figure 112012043820419-pat00015
여기서
Figure 112012043820419-pat00016
은 유체의 질량유량,
Figure 112012043820419-pat00017
는 노즐의 목(throat)에서의 단면적,
Figure 112012043820419-pat00018
는 유출계수,
Figure 112012043820419-pat00019
는 임계유동함수,
Figure 112012043820419-pat00020
는 노즐 전단에서의 유체의 압력,
Figure 112012043820419-pat00021
은 기체상수,
Figure 112012043820419-pat00022
는 노즐 전단에서의 기체의 온도,
Figure 112012043820419-pat00023
은 기체의 몰(mol)이다.
본 발명자 등은 본 발명의 유량계의 유량측정 정밀도와 측정특성 등을 확인하기 위해 먼저 제1노즐(10)의 전단과 제1,2노즐(12, 13) 사이 및 제2노즐(13)의 후단에 각각 3개의 압력센서를 설치하고, 제1노즐(10)의 전단에서의 기체의 압력을 고정한 상태에서 제2노즐(13)의 후단에서의 압력을 바꾸어가면서 실험을 행하였다.
실험 진행과정에서 제1노즐(12)의 전단에서의 기체의 압력(
Figure 112012043820419-pat00024
)과 제1노즐(12)의 후단에서의 기체의 압력의 차이(
Figure 112012043820419-pat00025
)가 그대로 유지되는 경우에는 제1노즐(12)을 통과하는 질량유량은 상기 수학식 1에 의해 구한 질량유량과 동일하다는 사실을 확인하였고, 제1노즐(12)의 전후단에서의 기체의 압력 차이(
Figure 112012043820419-pat00026
)가 그대로 유지되지 못하고 변하는 경우에는 상기 수학식 1에 의해 구한 질량유량과 다른 질량유량이 측정된다는 사실을 확인하였다.
이에 따라 본 발명자 등은 제1노즐(12)의 전후단에서의 기체의 압력의 차이(
Figure 112012043820419-pat00027
)가 변할 때 본 발명의 유량계를 통과하는 질량유량을 산출하기 위해 제1노즐(12) 전단에서의 기체의 압력은 고정하여 놓고, 제2노즐(13)의 후단에서의 기체의 압력을 바꾸어가면서 제1노즐(12)의 전후단에서의 압력(
Figure 112012043820419-pat00028
)의 차이에 따른 질량유량 데이터를 실험에 의해 획득하였는데, 이 확보된 질량유량 데이터를 커브 피팅(curve fitting)한 결과 대략 도 4와 같은 형상의 유량곡선을 얻을 수 있었으며, 이로부터 상기의 실험결과는 관 내부를 흐르는 유체의 유량은 유체의 유속에 비례하고, 이때 유체의 유속은 차압의 평방근에 비례한다는 사실에 부합된다는 것을 알 수 있다.
이상과 같은 실험결과로부터 본 발명의 유량계에서 질량유량을 산출할 때에는 제1노즐(12)의 전후단에서의 기체의 압력(
Figure 112012043820419-pat00029
)의 차이(
Figure 112012043820419-pat00030
)가 그대로 유지되는 경우에는 상기 수학식 1에 의해 질량유량을 산출하고, 제1노즐(12)의 전후단에서의 기체의 압력(
Figure 112012043820419-pat00031
)의 차이(
Figure 112012043820419-pat00032
)가 변하는 시점부터는 실험에 의해 산출된 유량데이터에 의해 산출하는데, 이를 위해 미리 실험에 의해 제1노즐(12)의 전후단에서의 기체의 압력의 차이(
Figure 112012043820419-pat00033
)에 따른 유량데이터를 확보한 다음, 이러한 유량데이터를 룩업 테이블 형식으로 연산부에 저장하여 두고 실제의 유량 측정시에는 제1노즐(12)의 압력센서(16, 17)를 이용하여 제1노즐(12) 전후단에서의 기체의 압력(
Figure 112012043820419-pat00034
)을 각각 검출하여 연산부(20)에 송출하면, 이 연산부(20)에서는 기체의 압력(
Figure 112012043820419-pat00035
) 사이의 차압(
Figure 112012043820419-pat00036
)을 산출하여 이 산출된 차압(
Figure 112012043820419-pat00037
)에 대응되는 질량유량을 룩업 테이블을 참조함으로써 유량을 산출하며, 이는 유량을 커브 피팅한 곡선에 따라 산출하는 경우 실제의 유량과 커브 피팅한 유량이 서로 다름으로써 정확도가 저하되는 것을 방지하고자 한데 따른 것이다.
본 발명은 이상과 같은 방법에 의해 유량을 산출하기 때문에 소닉 노즐에서와 같이 압력범위에 구애받지 않고 넓은 압력범위에 걸쳐 유량을 정확하고 정밀하게 측정할 수 있는 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 유체의 유량을 넓은 압력범위에 걸쳐 측정할 수 있으면서도, 종래의 유량계에 비해 더욱 정밀하고 정확하게 측정할 수 있다.
10: 측정부 11: 관체
12: 제1노즐 13: 제2노즐
15: 온도센서 16: 제1압력센서
17: 제2압력센서 20: 연산부
30: 출력부 A: 유입부
B: 목부 C: 배출부
a: 경사각 c: 중심선
r: 곡면

Claims (5)

  1. 배관 내부를 흐르는 유체의 질량 유량을 측정하는 질량 유량계에 있어서,
    상기 유량계는 측정부(10)와, 상기 측정부(10)에 의해 측정된 값을 이용하여 유체의 질량유량을 연산하는 연산부(20)를 포함하고,
    상기 측정부(10)는 내부에 관로가 형성되고, 상기 배관과 연결되는 관체(11)와; 상기 관체(11)의 내부에 일정간격 이격되어 설치되는 제1,2노즐(12, 13)과; 상기 제1노즐(12)의 전단에 설치되어 상기 관체(11) 내의 유체의 온도를 측정하는 온도센서(15)와; 상기 제1노즐(12)의 전단과 상기 제1,2노즐(12, 13)의 사이에 각각 설치되어 유체의 압력을 측정하는 제1,2압력센서(16, 17)로 이루어지고,
    상기 연산부(20)에서 유체의 질량유량을 산출할 때, 상기 제1노즐(12)의 전후단에서의 기체의 압력(
    Figure 112012058505909-pat00056
    )의 차이(
    Figure 112012058505909-pat00057
    )가 그대로 유지되는 경우에는 아래의 수학식 1에 의해 산출하고, 상기 제1노즐(12)의 전후단에서의 기체의 압력(
    Figure 112012058505909-pat00058
    )의 차이(
    Figure 112012058505909-pat00059
    )가 변하는 경우에는 상기 차압(
    Figure 112012058505909-pat00060
    )에 따라 미리 만들어진 룩업 테이블을 참조하여 산출하는 것을 특징으로 하는 이중 노즐을 이용한 차압식 질량유량계.

    [수학식 1]
    Figure 112012058505909-pat00043

    여기서
    Figure 112012058505909-pat00044
    은 유체의 질량유량,
    Figure 112012058505909-pat00045
    는 노즐의 목(throat)에서의 단면적,
    Figure 112012058505909-pat00046
    는 유출계수,
    Figure 112012058505909-pat00047
    는 임계유동함수,
    Figure 112012058505909-pat00048
    는 노즐 전단에서의 유체의 압력,
    Figure 112012058505909-pat00049
    은 기체상수,
    Figure 112012058505909-pat00050
    는 노즐 전단에서의 기체의 온도,
    Figure 112012058505909-pat00051
    은 기체의 몰(mol)이다.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1,2노즐(12, 13)은 각각 상기 관체(11)의 내경이 축소되도록 만곡지게 형성되는 유입부(A)와; 상기 유입부(A)와 연결되며 내경이 동일하게 형성되는 목부(B)와; 상기 목부(B)와 연결되어 관로의 내경이 확대되도록 형성되는 배출부(C)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 노즐을 이용한 차압식 질량유량계.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 배출부(C)는 상기 관체(11)를 수평으로 연결하는 가상의 중심선(c)을 기준으로 2~8°의 각도로 경사지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 노즐을 이용한 차압식 질량유량계.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1,2노즐(12, 13)의 형상은 서로 동일한 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 노즐을 이용한 차압식 질량유량계.
KR1020120058618A 2012-05-31 2012-05-31 이중 노즐을 이용한 차압식 질량유량계 KR101178038B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120058618A KR101178038B1 (ko) 2012-05-31 2012-05-31 이중 노즐을 이용한 차압식 질량유량계

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120058618A KR101178038B1 (ko) 2012-05-31 2012-05-31 이중 노즐을 이용한 차압식 질량유량계

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101178038B1 true KR101178038B1 (ko) 2012-08-29

Family

ID=46887996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120058618A KR101178038B1 (ko) 2012-05-31 2012-05-31 이중 노즐을 이용한 차압식 질량유량계

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101178038B1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014063004A1 (en) * 2012-10-19 2014-04-24 Daniel Measurement And Control, Inc. Ultrasonic flow metering system with an upstream pressure transducer
CN108301819A (zh) * 2018-03-29 2018-07-20 北京石油化工学院 一种天然气井口计量节流一体化装置
KR20200032335A (ko) * 2018-09-18 2020-03-26 주식회사 엔박 압력과 차압을 동시 측정하는 압력 일체형 센서를 구비한 차압식 유량계
KR102230121B1 (ko) * 2019-10-18 2021-03-19 재단법인대구경북과학기술원 유체 특성 측정 장치
KR20220057763A (ko) * 2020-10-30 2022-05-09 한국항공우주연구원 액체추진 로켓엔진의 인젝터 유효단면적 측정기 및 측정방법
CN115900861A (zh) * 2023-03-13 2023-04-04 西安成立航空制造有限公司 航空发动机喷嘴流量测试装置及方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040182172A1 (en) * 2000-11-29 2004-09-23 Andrew Richards Multiphase flow meter using multiple pressure differentials

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040182172A1 (en) * 2000-11-29 2004-09-23 Andrew Richards Multiphase flow meter using multiple pressure differentials

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103776516A (zh) * 2012-10-19 2014-05-07 丹尼尔测量和控制公司 具有上游压力换能器的超声流量计量系统
US9151649B2 (en) 2012-10-19 2015-10-06 Daniel Measurement And Control, Inc. Ultrasonic flow metering system with an upstream pressure transducer
RU2601223C1 (ru) * 2012-10-19 2016-10-27 ДЭНИЕЛ МЕЖЕМЕНТ энд КОНТРОЛ, ИНК. Ультразвуковая расходомерная система с преобразователем давления, расположенным выше по потоку
CN103776516B (zh) * 2012-10-19 2017-05-17 丹尼尔测量和控制公司 具有上游压力换能器的超声流量计量系统
WO2014063004A1 (en) * 2012-10-19 2014-04-24 Daniel Measurement And Control, Inc. Ultrasonic flow metering system with an upstream pressure transducer
CN108301819B (zh) * 2018-03-29 2023-07-28 北京石油化工学院 一种天然气井口计量节流一体化装置
CN108301819A (zh) * 2018-03-29 2018-07-20 北京石油化工学院 一种天然气井口计量节流一体化装置
KR20200032335A (ko) * 2018-09-18 2020-03-26 주식회사 엔박 압력과 차압을 동시 측정하는 압력 일체형 센서를 구비한 차압식 유량계
KR102206947B1 (ko) * 2018-09-18 2021-01-25 주식회사 엔박 압력과 차압을 동시 측정하는 압력 일체형 센서를 구비한 차압식 유량계
KR102230121B1 (ko) * 2019-10-18 2021-03-19 재단법인대구경북과학기술원 유체 특성 측정 장치
KR20220057763A (ko) * 2020-10-30 2022-05-09 한국항공우주연구원 액체추진 로켓엔진의 인젝터 유효단면적 측정기 및 측정방법
KR102432061B1 (ko) * 2020-10-30 2022-08-12 한국항공우주연구원 액체추진 로켓엔진의 인젝터 유효단면적 측정기 및 측정방법
CN115900861A (zh) * 2023-03-13 2023-04-04 西安成立航空制造有限公司 航空发动机喷嘴流量测试装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101178038B1 (ko) 이중 노즐을 이용한 차압식 질량유량계
CA2895860C (en) Method for generating a diagnostic from a deviation of a flow meter parameter
US20050034535A1 (en) System to measure density, specific gravity, and flow rate of fluids, meter, and related methods
CN115388968A (zh) 超声燃料流量感测和控制
JP2012058237A (ja) 流体の特性を検出するための流量計
US7533579B2 (en) Reduced bore vortex flowmeter having a stepped intake
US20150027236A1 (en) Flowmeter design for large diameter pipes
EP2192391A1 (en) Apparatus and a method of measuring the flow of a fluid
RU2017102581A (ru) Ультразвуковое измерение расхода с использованием регулирования потока при переходе из ламинарного течения в турбулентное
JP6706748B2 (ja) 臨界ノズル式ガス流量計の製造方法及び被検ガス流量計の調整方法
CN108548573A (zh) 差压式流量计
CN210293314U (zh) 一种缩颈式旋进旋涡流量计
CN112945326A (zh) 气体流量测量装置及方法
NO20171056A1 (en) Ultrasonic viscometer
JP2005017152A (ja) 流量計、流量算出方法、プログラム、及び記録媒体
CN112964323B (zh) 一种饱和湿蒸汽质量流量及干度测量装置以及测量方法
CN209342165U (zh) 双槽环楔差压装置
KR102158294B1 (ko) 음속 및 아음속에서 측정이 가능한 가스 유량계
US20130096850A1 (en) Method for determining an absolute flow rate of a volume or mass flow
JPH11316144A (ja) 差圧式流量計
CN216081610U (zh) 一种可以测量多相流的旋进漩涡流量计
JP3398251B2 (ja) 流量計
RU2654934C1 (ru) Способ калибровки критических сопел и устройство для калибровки критических сопел
CN205748516U (zh) 微纳升级液体流量计
CN209416421U (zh) 一种孔板平衡流量计

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150821

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160823

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee