2026-03-31
パイプライン流量計（超音波式、コリオリ質量式、渦式、電磁式、差圧式を含む）の流体条件（層流／乱流）に対する要件は、その測定原理によって完全に決定されます。中心的な違いは、乱流によって形成される安定した乱れに依存するか、均一な流速分布のみを必要とするかという点にあります。各流量計の種類については、以下に個別に説明します。
乱流条件下で動作する必要があります。測定はカルマン渦列効果に基づいています。流体が渦発生体を通過すると、下流に規則的な渦が発生し、渦の周波数は流速に比例します。安定した識別可能な渦信号は、完全に発達した乱流（レイノルズ数Reは通常10⁴～10⁶の範囲）でのみ生成できます。層流または遷移流では、渦が乱れ、周波数信号が歪み、測定精度が著しく低下します。工学的応用では、乱れを除去し、均一な流場を維持するために、十分な直管部が必要です。上流に10D～40D、下流に5Dを確保してください。2. 電磁流量計
層流と乱流の両方に適しており、厳密な流量条件の制限はありません。電磁誘導の法則に基づいています。磁場を横切る導電性流体は誘導起電力を発生させ、その大きさは平均断面積流速に比例します。流量計は、層流（放物線状の速度分布）または乱流（より均一な速度分布）に関係なく、正確に積分して平均流速を取得し、流量条件に影響されません。空の配管、大量の気泡、または高濃度の固体粒子（電極の摩耗を防ぐため）のみを避けてください。直管部の要件は低く、一般的に上流に5D、下流に2Dです。ドップラー法流量条件に完全に依存せず、層流、乱流、遷移流のすべてに適用可能です。コリオリ力の効果を利用して、振動する測定管内の流体の慣性力の変化を検出することにより、質量流量を直接測定し、速度分布や流量条件に依存しません。測定管が満たされている限り、高粘度媒体の層流や、ガスまたは固体を含む複雑な流体条件でも、高い精度が維持されます。直管部の要件はほとんどなく、上流の配管継手からの乱れの影響を受けません。
流量条件の要件は、測定原理によって異なります。
伝播時間法（主に大口径配管、清澄流体向け）層流と乱流の両方に適しています。流速は、順方向と逆方向の超音波伝播時間の差を測定することによって計算され、直管部の要件が低い平均流速を反映します。ドップラー法（主に粒子/気泡を含む流体向け）乱流または中程度に乱れた流量条件により適しています。流体中の粒子/気泡を超音波信号の反射に利用します。層流では、粒子の分布が不均一になると信号が弱まり、精度が低下する傾向があります。5. 差圧流量計（オリフィスプレート、ノズル、ベンチュリ）
完全に発達した乱流が必須です。絞りデバイスを介して圧力差が発生し、圧力差は流量の二乗に比例します。臨界レイノルズ数（例：標準オリフィスプレートではRe > 10⁵）を超える完全に発達した乱流を達成する必要があります。そうでない場合、圧力差と流量の関係における非線形誤差が急増します。
流速の均一性が非常に高く要求され、絞り要素に応じて上流に5D～40Dの直管部が必要です。直管部が不十分だと、速度分布が歪み、差圧測定が歪みます。層流では、アルゴリズムで補正が困難な大きな圧力差の変動が発生し、通常の測定は不可能です。
