計算できる化学工学資料 オリフィスによる流量測定

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流体が内径 D 1 = m の水平円管内を流れている。管路に孔径 D 0 = m の標準オリフィスを挿入したところ、マノメーターの読みが H = m であった。流量を求めよ。
ただし、流体の密度 ρ = kg/m3 (水:1000, 空気:1.2) 、
マノメーター封液の密度 ρ’ = kg/m3 (水: 1000, 四塩化炭素: 1590, 水銀: 13600) 、
流体の粘性係数 μ= Pa・s (水:0.001, 空気: 0.000018 (20℃))


   

差圧: ΔP =( P1-P2)= (ρ'-ρ)g H = kPa

JIS等の規格(JIS Z 8762)で定められた標準の形状のオリフィス板については、下図のように流出係数C と管内レイノルズ数ReD=D 1u 1ρ/μとの関係が、オリフィスの開口比 m 

m =A 0/A 1=(D 0 /D 1 )2=

をパラメータとして示されている。流出係数C の値はReD の一定値以上の値ではReD に無関係に一定となる。このReD の値を裕度限界レイノルズ数といい、流量の測定は裕度限界以上のReD の範囲でおこなうの普通である。裕度限界以上の範囲での流出係数C 0は近似的に以下のm の関数として与えられる。(適用範囲は   )

=

この流出係数C により管内の体積流量V は、(g =9..807 m/s,  A 0=(π/4)D 02)

= m3/s= m3/h。

また、管内平均流速u 1は、 u 1=V /((π/4)D 12)= m/s。

これよりレイノルズ数ReDを計算すると、ReD =D1u1ρ/μ = で、これが下式の条件を満足している必要がある。

(この場合、(左辺)=。)