計器技術者の基礎知識（18）— 閉塞流４— 音速ノズルをご存知ですか？

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この投稿は最後にfeng*aosaによって2015年8月2日15時38分に編集されました。前のセクション：計装技術者の基礎知識（17）―閉塞流３―調節弁について２　計装技術者の基礎知識（18）―閉塞流４―音速ノズルをご存知ですか？ 　　『計装工基礎知識（15）―閉塞流１』では、閉塞流の発生原因について解説しています。その一つの説としては、流体の流速が、その流体内で圧力が伝わる速度に近づくと、中央部の圧力が後方に伝わる間に上昇し、この上昇した圧力が前方の流体の後方への流れを妨げ、それによって閉塞流が生じるというものです。 　　音速とは、媒質内の微弱な圧力変動が伝わる速度であり、その大きさは媒質の性質や状態によって異なります。計算式は：C=（K/ρ）^(1/2) ここで、Cは音速です；ρは媒体の密度です；Kは体積弾性率であり、液体と固体の場合、同じ媒体中ではKはほぼ一定値となる。このとき、音速は媒質の密度によって変化する。 　　もしスロットル部品を使用して、そこを流れる液体の流速を遮断流（流速が音速に近い状態）にすると、スロットル部品を通過する液体の流速は密度と直接関連し、温度や圧力といったパラメータとはもはや関係しなくなる。このとき、差圧から流速を測定するだけで、質量流量が得られる。 　　（ガスの場合、体積弾性率Kは温度や圧力の影響を受け、状況が比較的複雑で、私もよくわかっていないため、ここでは触れません。興味のある方はご自身で資料を探してください。）この測定方法では、上流の圧力が高いため、孔板を用いた流量制御は不十分であるため、通常はノズルやヴェンチュリ管を流量制御部として使用する。 　　その利点は、シンプルな質量流量計として使用できることです；問題は、より高い圧力源が必要であり、配管の圧力損失が大きくなり、測定範囲が狭くなるため流量の変動が小さいことが求められる点です。 　　利点も欠点もはっきりしているこのような流量計。どこに使うのが最適ですか？ 　　天然ガス井や自噴原油井では、採取される液体炭化水素自体が地中の高圧から噴出するため、生産量を制御するために流量制限が必要となる……次節：計装技術者の基礎知識（19）――アクチュエーターについて１――空気式薄膜調節弁