技術資料 気体編 8.

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気体用 面積流量計の型式口径選定方法(流量の換算)

1.仕様温度、仕様圧力、最大流量が決まっている場合(体積流量−ノルマル流量表示)

カタログの流量表には「口径−AIR流量」が記載されていますが、このAIR流量は
操業状態 20℃、1atmの想定で、流量単位は  m3/h(ntp)  、L/min(ntp)  などで記載されています。
流量単位の(ntp)は 0℃、1atmの基準状態で表していますので注意してください。
実際の仕様では気体種類、圧力、温度によって AIRの m3/h(ntp)  、  L/min(ntp)  流量
に「換算」をして、各種型式のカタログ流量表より型式、 口径を選定する必要があります。

カタログに「各種気体別」、「圧力別」、「温度別」の流量表を掲載するには
膨大なページ数を必要としますので、代表的な「AIR」と20℃、1atmの仕様
を例として掲載しております。

流量表が操業状態 20℃、1atm の想定で記載されていますが、実際の使用が 20℃、1atm
で可能なわけ ではなく、型式により正常に流量計測が可能な1次圧力が必要になります。

       この式の導きはこちら
Q(AIR) 1atm、20℃ 操業へのAIR換算流量 m3/h(ntp) 、L/h(ntp)
客先仕様流量(流量計最大流量) m3/h(ntp) 、L/h(ntp)
ρ 仕様流体の密度(ロー) kg/m3(ntp)
仕様流体の圧力 kPa(G)
仕様流体の温度

例1. N2ガス 密度1.25 kg/m3(ntp)、圧力 500 kPa(G)、温度25℃
     で最大流量 600 m3/h(ntp)の気体用流量計の口径を選定します。
    (圧力が MPa(G )の場合も kPa(G) に換算して数値代入してください。)
    ( 1MPa(G)=1000kPa(G)    0.5MPa(G)=500kPa(G) )

手順1-1. AIR換算流量を求めます。
        上式に数値を代入して

AIR換算流量 244.3 m3/h(ntp)が得られました。

√(平方根)が算出できる関数電卓をお持ちで無い場合は
Windows のスタート→すべてのプログラム→アクセサリ→電卓
より sqrt を用いて計算できます。

上記計算の EXCEL FILE はこちら  通常は左のEXCELL計算をご利用ください。


圧力単位の換算例

例1 5MPa(G) = 5 × 1000  =  5000 kPa(G)

例2 5MPa.abs = 5 - 0.10133 = 4.89867 MPa(G)  =  4898.67 kPa(G)

例3 5 bar(G) = 5 × 100 = 500 kPa(G)

例4 5bar.abs = 5 - 1.0133 = 3.9867 bar(G)  =  398.67 kPa(G)



手順1-2.  型式:EMGシリーズを選定すると仮定して
       下記流量表より最小流量〜最大流量の範囲に計算した244.3m3/h(ntp)が
       該当する口径を選定します。
       測定範囲(最大値) 50 〜 350 の本体サイズ50Aが選定できます。
       もしくは、本体サイズ 65A   80A   100A  でも選定できます。

本体サイズ EMGシリーズ 測定流量範囲     流れ方向記号:1

AIR   m3/h(ntp)

圧力損失 kPa 質量
kg

標準目盛

測定範囲(最大値)

標準 最大
20A 3 〜 30 9 〜 50 4.0 7.5 6.0
25A 5 〜 50 15 〜 90 4.5 8.0 8.0
40A 10 〜 100 30 〜 200 5.0 8.0 10.0
50A 20 〜 200 50 〜 350 5.5 8.5 12.0
65A 30 〜 300 60 〜 450 6.0 8.0 15.0
80A 40 〜 400 120 〜 600 6.0 8.0 22.0
100A 60 〜 600 200 〜 1000 6.0 8.5 30.0

※流量単位がL/h(ntp)の場合も計算式は同じです。
※上記表は一例であり、口径に対する製作可能流量範囲は流量計型式により異なります。
  御使用になる流量計型式の最新版カタログ流量表をご覧ください。


2.仕様温度、仕様圧力、最大流量が決まっている場合(質量流量)

カタログの流量表には「口径−AIR流量」が記載されていますが、このAIR流量は
操業状態20℃、1atmの想定で、流量単位はm3/h(ntp)で記載されています。
実際の仕様では気体種類、圧力、温度によってAIRのm3/h(ntp)流量
に「換算」をしてカタログ流量表より 口径を選定する必要があります。
客先仕様流量の単位が質量流量(kg/h)の場合は下記換算をします。
 


Q(AIR) 1atm  、20℃ 操業へのAIR換算流量 m3/h(ntp)
W 客先仕様流量(質量流量) kg/h
Q 仕様流体流量(体積流量) m3/h(ntp)
ρ 仕様流体の密度(ロー) kg/m3(ntp)
P 仕様流体の圧力 kPa(G)
T 仕様流体の温度


例2. N2ガス 密度1.25 kg/m3(ntp)、圧力 500 kPa(G)、温度 25℃
     で最大流量 600 kg/hの気体用流量計の口径を選定します。
    (圧力が MPa(G) の場合も kPa(G) に換算して数値代入してください。)
    ( 1MPa(G)=1000kPa(G)    0.5MPa(G)=500kPa(G) )

手順2-1. AIR換算流量を求めます。
       上式に数値を代入して



AIR換算流量 195 m3/h(ntp)が得られました。

上記計算の EXCEL FILEはこちら


手順2-2.  型式:EMGシリーズを選定すると仮定して
       下記流量表より最小流量〜最大流量の範囲に計算した195m3/h(ntp)が
       該当する口径を選定します。
       測定範囲(最大値) 30 〜 200 の本体サイズ40Aが選定できます。
       もしくは、本体サイズ 50A   65A   80A  でも選定できます。

本体サイズ EMGシリーズ 測定流量範囲     流れ方向記号:1

AIR   m3/h(ntp)

圧力損失 kPa 質量
kg

標準目盛

測定範囲(最大値)

標準 最大
20A 3 〜 30 9 〜 50 4.0 7.5 6.0
25A 5 〜 50 15 〜 90 4.5 8.0 8.0
40A 10 〜 100 30 〜 200 5.0 8.0 10.0
50A 20 〜 200 50 〜 350 5.5 8.5 12.0
65A 30 〜 300 60 〜 450 6.0 8.0 15.0
80A 40 〜 400 120 〜 600 6.0 8.0 22.0
100A 60 〜 600 200 〜 1000 6.0 8.5 30.0

※流量単位が kg/minの場合は kg/hに換算してから代入してください。
※上記表は一例であり、口径に対する製作可能流量範囲は流量計型式により異なります。
  御使用になる流量計型式の最新版カタログ流量表をご覧ください。


3.仕様温度、仕様圧力、最大流量が決まっている場合(体積流量−オペレーション表示−1)

カタログ流量表は操業状態 20℃、1atm の想定でAIR流量m3/h(ntp)が記載されています。
流量計の流量単位が操業状態表示(オペレーション流量表示)では
気体種類、圧力、温度によってAIRのm3/h(ntp)カタログ流量表
に換算をして 製作可否判断して口径を選定する必要があり、下記換算を行います。
 


客先仕様流量(ノルマル換算値) m3/h(ntp)
Qop 客先仕様流量(オペレーション) m3/h(op)
Q(AIR) 1atm、20℃へのAIR換算流量(カタログ) m3/h(ntp)
ρ 仕様流体の密度(ロー) kg/m3(ntp)
Pop 仕様流体の圧力 kPa(G)
Top 仕様流体の温度
温度0℃=273.2K K(絶対温度)
圧力 1atm=101.3 kPa(abs) kPa(abs)(絶対圧力)

例3. ヘリウムガス 密度0.1785 kg/m3(ntp)、圧力 600 kPa(G)、温度80℃
     で最大流量300m3/h(op)の流量計の口径を選定します。
     (圧力が MPa(G) の場合も kPa(G) に換算して数値代入してください。)
     (1MPa(G)=1000 kPa(G)   0.1 MPa(G)=100 kPa(G) )

手順  ヘリウムのオペレーション流量m3/h(op)をヘリウムのノルマル流量m3/h(ntp)
     に換算します。(ボイル・シャルルの法則を用います。)



ヘリウムガスのノルマル流量 1606.5 m3/h(ntp)が求められました。
次にQ(AIR)流量に換算します。



AIR換算流量249m3/h(ntp)が求められました。
カタログ流量計表より最大 249 が適する口径を選定します。

上記計算の EXCEL FILEはこちら



4.仕様温度、仕様圧力、最大流量が決まっている場合(体積流量−オペレーション表示-2)

カタログ流量表は20℃、1atm操業での想定でAIR流量m3/h(ntp)が記載されています。
流量計の流量単位が操業状態表示(オペレーション流量表示)で
仕様気体密度がオペレーション状態の密度では
気体種類、圧力、温度によってAIRのm3/h(ntp)カタログ流量表
に換算をして 製作可否判断して口径を選定する必要があり、下記換算を行います。


客先仕様流量(ノルマル換算値) m3/h(ntp)
Qop 客先仕様流量(オペレーション) m3/h(op)
ρ 仕様流体のノルマル状態の密度(ロー) kg/m3(ntp)
ρop 仕様流体のオペレーション状態の密度 kg/m3(op)
Q(AIR) 1atm、20℃へのAIR換算流量(カタログ) m3/h(ntp)
Pop 仕様流体の圧力 kPa(G)
Top 仕様流体の温度
温度0℃=273.2 K K(絶対温度)
圧力1atm=101.3 kPa(G) kPa(G)(絶対圧力)

例4. アルゴンガス 密度4.629 kg/m3(op)、圧力 200 kPa(G)、温度40℃
    で最大流量 500 m3/h(op)の流量計の口径を選定します。
    (圧力が MPa(G) の場合も kPa(G) に換算して数値代入してください。)
     (1MPa(G)=1000kPa(G)   0.1MPa(G)=100kPa(G) )

手順 アルゴンのオペレーション流量m3/h(op)をアルゴンのノルマル流量m3/h(ntp)
     に換算します。(ボイル・シャルルの法則を用います。)



アルゴンガスのノルマル流量 1297 m3/h(ntp)が求められました。
次にアルゴンガスのノルマル状態の密度を求めます。



アルゴンガスのノルマル状態の密度(1atm、0℃) 1.784 kg/m3(ntp)が求められました。
次に Q(AIR)流量に換算します。



AIR換算流量 913 m3/h(ntp)が求められました。
カタログ流量計表より最大 913 が適する口径を選定します。

上記計算の EXCEL FILEはこちら



5.仕様温度、仕様圧力、口径が決まっている場合

例5.AIR、温度20℃、圧力200 kPa(G)で口径40Aでは最大流量はいくらになるか
    の最大流量を計算します。

 手順 上記流量表より40A「標準品」で1atmの場合は最大130m3/h(ntp)ですが
     圧力200 kPa(G)の仕様では 223.6 m3/h(ntp)が最大流量となります。
     口径40AではAIR、温度20℃、使用圧力200 kPa(G)では
     最大流量220m3/h(ntp)が製作可能です。

     ただし、最大流量値の選定は標準目盛分割の最大目盛をお使いください。

6.換算と補正

  
上の1.2.3.4.5.の「換算」を用いて流量計の口径、流量を選定しましたが
  「換算」とはこれから製作する流量計の仕様を計算することで
  概に購入し、ご使用されている流量計で仕様と異なる条件で流れている
  場合に実流量(真値)を求めることを「補正」と云います。
  計算式はたいへん似ていますので混同しないでください。


 

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