천연가스와 같은 기체유동의 계량에 있어서, 유동헌팅현상은 대부분의 오리피스 유량계에서 관찰되나 유동헌팅의 크기는 각 계량 시스템에 따라 다르다. 이러한 차이가 발생하는 원인과 이것이 과연 유동의 불안정성이나 계량오차와 실제로 연관되는지에 대한 검토를 위해, 선행연구에서 유동헌팅이 발생하는 근본적인 원인과 헌팅을 지배하는 관련인자에 대한 배관망해석 연구를 시행하였다. 이에 연계하여, 본 연구에서는 실제 유동의 불안정성과 헌팅률 간의 상관관계를 규명하고자 전산유체역학적 해석방법을 도입하여 오리피스 유량계를 대상으로 입구 압력변동의 크기, 발생 시간 및 유량에 따른 영향을 검토하고자 하였다. 결과적으로, 압력헌팅이 오리피스 전후방 차압비의 함수임을 증명하였고 3차원 CFD 해석을 통하여 유동헌팅에 영향을 주는 주요인자를 분석하고 상관관계를 규명하였다.
일반적으로 유동헌팅현상은 대부분의 오리피스 유량계에서 관찰되나 유동헌팅의 크기는 각 계량 시스템에 따라 다르다. 이에, 실제 배관계통에서 배관경과 유동의 불안정성, 유동헌팅율간의 영향을 조사하고자 유량계 관경과 유량계 전후단 배관의 직경을 변경하면서 이에 따른 유동의 특성 변화와 헌팅율과의 관계에 대하여 1차원 배관망해석 모델을 구축하고 해석을 수행하였다. 결과적으로, 유량계 배관경과 전후단 배관경의 변화에 따른 차압변화량과 유동헌팅율의 영향을 분석하고 그 상관관계를 규명하였다.
Orifice flow meters are frequently used for measuring gas flow in gas industry. However, to insure the accuracy of the measurement, a certain length of the meter run at the upstream of the flow meter is required. The objective of this study is to analyze flow measurement errors of the orifice flow meter quantitatively for shorter lengths of the meter runs than those suggested in the standard manuals with variation of diameter ratio( $\beta$ ratio) and flow rate. The test results showed that the flow measurement errors of the orifice meter were inversely proportional to the diameter ratio. In other words, when the diameter ratio is 0.3 and 0.7, the measurement error is $-7.3\%$ and $-3.5\%$, respectively. the main reason of the measurement error is due to the swirl effect from the configuration of the meter run at the upstream of the flow meter. In case the length of the meter run is shorter than that suggested in the standard manuals, the swirl effect is not removed completely and it affects the flow meter's performance. As mentioned above, the less the pipe diameter ratio, the more the flow measurement error. It means that the swirl effect on the orifice meter increases as the $\beta$ ratio decreases.
액체산소의 유량을 측정하기 위해 두 가지 형태의 다공성 오리피스 미터를 제작하여 물을 이용하여 $C_d$를 측정하였다. 다공 오리피스 미터와 코리올리 미터를 직렬로 연결하고 액체산소를 흘려보내는 유동시험을 수행하여 물을 이용하여 구한 $C_d$를 이용하여 질량유량을 산출하였다. 코리올리 미터를 기준으로 할 때 A 형(1/2")의 경우 0.4%, B 형(3/4")의 경우 0.8% 이하의 오차를 확인하였다.
In this numerical analysis, the distortion of flow measurement by inlet velocity profile of orifice flowmeter was investigated. To validate the numerical method, the convergence was monitored and the grid dependency was also checked. realizable k-e model was selected and y+ was about 50 in this calculation. the results shows that the pressure at the pressure tab near pipe wall was changed by inclined inlet velocity profile and it leads to distorted a measurement values of flow through the orifice plate from -3.8% to 9%. Therefore, the fully developed inlet flow was required for accurate flow measurement by orifice flowmeter. If not, the orifice plate installed at wrong location should be re-installed or additional actions should be taken.
Generally, the flow hunting is observed in almost all of the orifice meters but the intensity of the flow hunting is different at each metering system. So, we were getting some Questions as follows; why such a difference occurs and whether it influence to metering error rate or not. To investigate the flow hunting characteristics, we are trying to examine the flow characteristics around the orifice meter when the transient flow or pressure is generated at after the PCV(Pressure Control Valve) by 3D CFD method. And we have compared numerical results with experimental results at M - PCV station in order to clarify the relations with both the metering-pipeline diameter and flow rate. Finally, we can show some major factors influencing to the flow hunting and propose some correcting scheme of the flow hunting equation.
Three-dimensional pipe flows with elbows, tees and headers in three different pipe systems are calculated to estimate the effect of asymmetry of axial velocity profile and swirl on measuring accuracy of an orifice flowmeter. It is evaluated how the pressure difference across the orifice is dependent on the upstream straight pipe length and how swirl intensity, swirl angle, and axial velocity distribution affect the measuring error of the orifice flowmeter. From the results, it is found that variation of the pressure difference across the orifice is negligible in case that maximum swirl angle is less than 2$^{\circ}$, and also that the pressure difference across the orifice is more sensitive to the asymmetry of axial velocity profile rather than the swirl intensity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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