現場で使用される温度センサーの挿入深度は測定精度に影響を与える可能性があります。ほとんどの用途では、挿入深度は配管の中心線に基づいて計算されます。この方法は大半の用途に適しています。しかし、大口径の配管、塔、炉などの温度測定用途では、この方法が必ずしも適切であるとは限りません。不必要な材料コストが発生したり、設置や固定が困難になったりする場合があります。
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流体が配管内を流れる際、流速の違いによって主に2つの流動パターンが生じます:層流および乱流だけで十分です。
流速は通常、配管の中心部で最も速く、管壁付近で最も遅くなります。流速が低い場合、流体は互いにほとんど混ざり合うことなく層状に流れます。これは層流だけで十分です。
流速が徐々に上昇すると、流線は波状に振動し始めます。この振動の周波数と振幅は流速とともに増加します。これは遷移流だけで十分です。
流速が十分に高くなると、流線を明確に識別できなくなります。流れ場に多数の小さな渦が形成され、層流構造が崩壊します。隣接する流体層は互いに滑り合うだけでなく混ざり合います。流体は配管軸に対して垂直な速度成分を持ち、不規則に運動します。このような流れは乱流だけで十分です。
乱流条件下では、温度センサーは管壁付近の比較的薄い層流境界層を通過するだけで、ばらつきの比較的小さい媒体の温度を測定できます。
層流条件下では、上流側の温度変化はまず配管中心部で検出され、その後徐々に管壁付近で検出されます。配管径の約4分の1の位置で検出される温度変化は、中心部と比べてわずかに遅れる程度です。
このため、温度センサーの挿入深度は必ずしも配管の中心に達する必要はありません。これは特に大口径配管において重要です。そうしないと、温度センサーが無駄に長くなり、コストや破損のリスクが増大してしまいます。
正確な測定を確実にするため、温度センサーの感温部は測定対象の媒体に完全に浸漬されている必要がありますだけで十分です。
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一般的な必要浸漬長さは以下のとおりです:
熱電対:挿入深度は 95 mmだけで十分です。
RTDおよびバイメタル式温度センサー:挿入深度は 115 mmだけで十分です。
2. 液体の測定:
熱電対、RTD、バイメタル式温度センサー:挿入深度は46 mmだけで十分です。
3. 挿入深度の計算:
温度センサー挿入深度 = 接続部の長さ + 配管の壁厚 + 浸漬長さ
4. 小口径配管:
プロセスの配管径が小さすぎる場合(80 mm未満)、温度センサーを取り付ける際に拡径管を設置する必要があります。
6. 塔槽類での温度測定:
一般的な塔機器において、温度センサーを水平に取り付ける場合、挿入深度は約300–400 mmで通常十分です。
ボイラー炉での温度測定:
温度センサーは通常水平に取り付けられます。耐火材の厚みを除いた後、熱電対は炉内に約150 mm突き出るだけで十分です。
温度センサーの挿入深度を適切に選択することで、不必要なコストやセンサーの損傷リスクを回避しながら、正確な温度測定を確保できます。
現場で使用される温度センサーの挿入深度は測定精度に影響を与える可能性があります。ほとんどの用途では、挿入深度は配管の中心線に基づいて計算されます。この方法は大半の用途に適しています。しかし、大口径の配管、塔、炉などの温度測定用途では、この方法が必ずしも適切であるとは限りません。不必要な材料コストが発生したり、設置や固定が困難になったりする場合があります。
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流体が配管内を流れる際、流速の違いによって主に2つの流動パターンが生じます:層流および乱流だけで十分です。
流速は通常、配管の中心部で最も速く、管壁付近で最も遅くなります。流速が低い場合、流体は互いにほとんど混ざり合うことなく層状に流れます。これは層流だけで十分です。
流速が徐々に上昇すると、流線は波状に振動し始めます。この振動の周波数と振幅は流速とともに増加します。これは遷移流だけで十分です。
流速が十分に高くなると、流線を明確に識別できなくなります。流れ場に多数の小さな渦が形成され、層流構造が崩壊します。隣接する流体層は互いに滑り合うだけでなく混ざり合います。流体は配管軸に対して垂直な速度成分を持ち、不規則に運動します。このような流れは乱流だけで十分です。
乱流条件下では、温度センサーは管壁付近の比較的薄い層流境界層を通過するだけで、ばらつきの比較的小さい媒体の温度を測定できます。
層流条件下では、上流側の温度変化はまず配管中心部で検出され、その後徐々に管壁付近で検出されます。配管径の約4分の1の位置で検出される温度変化は、中心部と比べてわずかに遅れる程度です。
このため、温度センサーの挿入深度は必ずしも配管の中心に達する必要はありません。これは特に大口径配管において重要です。そうしないと、温度センサーが無駄に長くなり、コストや破損のリスクが増大してしまいます。
正確な測定を確実にするため、温度センサーの感温部は測定対象の媒体に完全に浸漬されている必要がありますだけで十分です。
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一般的な必要浸漬長さは以下のとおりです:
熱電対:挿入深度は 95 mmだけで十分です。
RTDおよびバイメタル式温度センサー:挿入深度は 115 mmだけで十分です。
2. 液体の測定:
熱電対、RTD、バイメタル式温度センサー:挿入深度は46 mmだけで十分です。
3. 挿入深度の計算:
温度センサー挿入深度 = 接続部の長さ + 配管の壁厚 + 浸漬長さ
4. 小口径配管:
プロセスの配管径が小さすぎる場合(80 mm未満)、温度センサーを取り付ける際に拡径管を設置する必要があります。
6. 塔槽類での温度測定:
一般的な塔機器において、温度センサーを水平に取り付ける場合、挿入深度は約300–400 mmで通常十分です。
ボイラー炉での温度測定:
温度センサーは通常水平に取り付けられます。耐火材の厚みを除いた後、熱電対は炉内に約150 mm突き出るだけで十分です。
温度センサーの挿入深度を適切に選択することで、不必要なコストやセンサーの損傷リスクを回避しながら、正確な温度測定を確保できます。