渦流量計で測定された流量を計算するにはどうすればよいでしょうか?

ちょっと、そこ！私は渦流量計のサプライヤーです。今日は渦流量計で測定される流量の計算方法についてお話したいと思います。とても素晴らしいトピックなので、分かりやすく解説していきます。

まず、渦流量計とは何かについて少し説明しましょう。渦流量計は、パイプ内の流体 (液体、気体、または蒸気) の流量を測定するために使用される装置です。フォン・カルマン渦列の原理に基づいて動作します。流体が流路内に配置された断崖体 (非流線形の物体) を通過して流れると、断崖体の両側から交互に渦が発生します。これらの渦放出の周波数は、流体の流速に直接比例します。

ここで、流量の計算の核心に入りましょう。渦流量計を使用して流量を計算するための基本式は次のとおりです。

$Q = f / K$

どこ：

• $Q$ は体積流量です (単位は立方メートル/時、$m^{3}/h$、またはガロン/分、GPM など)。
• $f$ は渦放出の周波数 (ヘルツ、Hz で測定) です。
• $K$ はメートル係数です (単位体積あたりのパルス数、たとえば立方メートルあたりのパルス数、$p/m^{3}$)。

メータファクタ $K$ は、各渦流量計に固有の校正定数です。これは工場での校正プロセス中に決定されます。校正では、ブラフボディのサイズや流管の内径などの流量計の物理的特性が考慮されます。

パイプラインに渦流量計を設置し、渦放出の頻度を測定するとします。この周波数をメーター係数で割るだけで、体積流量を求めることができます。たとえば、渦放出の周波数 $f = 50$ Hz、メーターファクター $K = 100$ パルス/立方メートルの場合、体積流量 $Q$ は次のようになります。

$Q=\frac{50}{100}=0.5m^{3}/h$

しかし、それは常にそれほど単純ではありません。考慮する必要があることがいくつかあります。

温度と圧力の影響

流体の密度は温度と圧力によって変化します。ガスと蒸気の場合、これは特に重要です。密度が変化すると、体積流量と質量流量の関係も変化します。これを考慮するには、流体の温度と圧力を測定し、理想気体の法則またはその他の適切な方程式を使用して体積流量を質量流量に変換する必要がある場合があります。

理想気体の法則は次のように与えられます。

$PV = nRT$

どこ：

• $P$ はガスの圧力です。
• $V$ は気体の体積です。
• $n$ は気体のモル数です。
• $R$ は理想気体定数です。
• $T$ は気体の絶対温度です。

圧力、温度、体積流量がわかっている場合は、指定された条件でのガスの密度を使用して質量流量を計算できます。

粘度とレイノルズ数

流体の粘度も渦流量計の性能に影響を与える可能性があります。レイノルズ数 ($Re$) は、流れの状況 (層流または乱流) を記述する無次元量であり、次の式で与えられます。

$Re=\frac{\rho vD}{\mu}$

どこ：

• $\rho$ は流体の密度です。
• $v$ は流体の速度です。
• $D$ はパイプの直径です。
• $\mu$ は流体の動粘度です。

渦流量計は、乱流領域で最もよく機能します。通常、レイノルズ数が特定の値 (通常約 $10^{4}$) を超えている場合です。レイノルズ数が低すぎると、渦の放出が不安定になり、流量計が正確な測定値を示さない可能性があります。

インストールに関する考慮事項

渦流量計の設置も流量測定の精度に影響を与える可能性があります。エルボ、バルブ、ポンプなどの障害物から離れた、パイプラインの直線部分に設置する必要があります。上流および下流の直流要件は通常、メーカーによって指定されます。たとえば、一般的な要件は、流量計の上流に少なくとも 10 の直管直径があり、下流に 5 のパイプ直径があることです。

ここで、渦流量計の代替品についていくつか説明しましょう。渦流量計が最適ではない可能性がある状況にある場合は、他のタイプの流量計を検討してください。たとえば、LDG電磁流量計導電性流体の流れの測定に最適です。ファラデーの電磁誘導の法則に基づいて動作します。そして、タービン流量計は別のオプションです。流路内に設置されたタービンブレードの回転数をカウントすることで流量を計測します。

ただし、広範囲の流体 (液体、気体、蒸気) を扱っており、信頼性の高い正確な流量測定が必要な場合は、渦流量計多くの場合、最上位の選択肢になります。

渦流量計の購入に興味がある場合、または流量の計算について質問がある場合は、お気軽にお問い合わせください。当社は、流量測定のニーズに適したソリューションを見つけるお手伝いをします。化学産業、食品および飲料、または正確な流量測定が必要なその他の分野のいずれであっても、当社はお客様の要件を満たす専門知識と製品を備えています。

参考文献

• 『流量測定ハンドブック: 原則と実践』Richard W. Miller 著
• 渦流量計のメーカーのマニュアル