Débitmètre massique de CO2

Table des matières

Défis liés à la mesure du débit volumique de CO2
L'importance des débitmètres massiques de CO2 dans la production industrielle
Relation entre le débit volumique et le débit massique
Débitmètres massiques indirects et leurs limites
Débitmètres massiques directs : mesure précise sans compensation des paramètres
Types de débitmètres massiques directs pour la mesure du CO2
Débitmètre massique thermique pour la mesure du débit de gaz CO2
Comment fonctionne le débitmètre massique thermique pour le CO2 ?
Avantages de l'utilisation d'un débitmètre massique thermique pour la mesure du débit massique de CO2
Débitmètre massique Coriolis pour mesurer le CO2
Comment fonctionne le débitmètre massique Coriolis pour la mesure du débit massique de CO2
Caractéristiques du débitmètre massique de CO2
Débitmètre Coriolis pour la mesure du débit de CO2 cryogénique
Micro-débitmètre massique de CO2
Micro-débitmètres de gaz thermiques
Micro-débitmètres Coriolis

Défis liés à la mesure du débit volumique de CO2

La plupart des débitmètres de CO2 couramment utilisés aujourd'hui sont conçus pour mesurer le débit volumique du gaz. Cependant, comme le volume d'un gaz CO2 est influencé par sa température, sa pression et d'autres paramètres, toute modification de ces conditions nécessite que le débit volumique mesuré soit ajusté à une valeur correspondante dans des conditions standard ou convenues. Dans la pratique, les fluctuations fréquentes de température et de pression rendent difficile, voire parfois impossible, la réalisation de ces conversions en temps voulu. Par conséquent, il existe une préférence croissante pour l'utilisation de débitmètres massiques pour la mesure du gaz CO2.

L'importance des débitmètres massiques de CO2 dans la production industrielle

Dans la production industrielle, les débitmètres massiques de CO2 sont essentiels pour contrôler la qualité des produits, déterminer les rapports de mélange de divers matériaux pendant la production, effectuer la comptabilité analytique et permettre des ajustements automatiques du processus de production. À mesure que la technologie de production industrielle progresse et que l'automatisation des processus augmente, l'importance de la mesure du débit massique de CO2 continue de croître.

Relation entre le débit volumique et le débit massique

La relation entre le débit volumique qv et le débit massique qm est donnée par :

(1-1)

ou

(1-2)

Où:

• ρ est la masse volumique du fluide mesuré, en kg/m³ ;
• A est la section transversale de l’écoulement (généralement la section transversale du pipeline), en m² ;
• V est la vitesse moyenne d'écoulement dans la section A, en m/s.

Débitmètres massiques indirects et leurs limites

Les débitmètres massiques de CO2 peuvent être classés en deux catégories : indirects (ou dérivés) et directs. Les débitmètres massiques indirects mesurent d'abord le débit volumique de CO2, puis le multiplient par la densité du fluide, ce qui est obtenu grâce à un densitomètre et un multiplicateur. En raison des limites de leur structure et de leurs composants, les densitomètres ne peuvent pas fonctionner efficacement dans des conditions de température et de pression élevées, et s'appuient donc sur une valeur de densité fixe pour calculer le débit massique. Cependant, comme la densité du fluide varie avec la pression et la température, l'utilisation d'une valeur de densité fixe dans des conditions variables entraîne des erreurs de mesure de débit massique importantes, ce qui nécessite une compensation des paramètres. Cela a conduit au développement de débitmètres à compensation de température et de pression, qui détectent la température et la pression du fluide et les convertissent automatiquement en valeur de densité correspondante à l'aide d'un modèle mathématique. Le produit de cette valeur de densité et du débit volumique fournit la mesure du débit massique. Ce type de débitmètre est donc appelé débitmètre massique à compensation de température et de pression et est largement utilisé dans l'industrie.

Débitmètres massiques directs : mesure précise sans compensation des paramètres

Les débitmètres massiques directs, en revanche, mesurent les quantités directement liées au débit massique, garantissant que le signal de sortie représentant le débit massique est indépendant de la pression, de la température et d'autres paramètres du fluide. Cette approche permet de remédier aux complexités et aux inexactitudes associées aux hypothèses de linéarité entre la densité, la température et la pression dans des conditions variables, ainsi qu'à la nature fastidieuse de la compensation de température et de pression.

Types de débitmètres massiques directs pour la mesure du CO2

Les débitmètres massiques directs détectent le débit massique directement via leurs éléments de mesure. Il existe plusieurs types de débitmètres massiques directs, notamment les types à impulsion et à moment, les types à force d'inertie, les débitmètres massiques Coriolis, les types à pression différentielle, les types à vibrations et les débitmètres massiques thermiques.

Débitmètre massique thermique pour la mesure du débit de gaz CO2

Comment fonctionne le débitmètre massique thermique pour le CO2 ?

Le débitmètre massique thermique , un type de débitmètre massique direct, a connu un développement rapide ces dernières années. Son principe de fonctionnement de base consiste à utiliser une source de chaleur externe pour chauffer le CO2 mesuré, puis à détecter les changements dans le champ de température causés par le flux de CO2 pour déterminer le débit massique de CO2. Ce changement dans le champ de température est indiqué par la différence de température entre les extrémités amont et aval du réchauffeur. La relation entre le débit massique qm du fluide et la différence de température à travers le réchauffeur est donnée par :

(1-3)

Où:

• P est la puissance du chauffage,
• J est l'équivalent thermique,
• Cp est la chaleur spécifique à pression constante du fluide,
• Δt est la différence de température entre les extrémités avant et arrière du radiateur.

Français À partir de cette équation, on peut observer que dans la méthode de puissance constante, la différence de température Δt est inversement proportionnelle au débit massique de CO2 qm . En mesurant la différence de température Δt , le débit massique qm peut être déterminé. Inversement, dans la méthode de différence de température constante, la puissance d'entrée du réchauffeur P est directement proportionnelle au débit massique qm . En mesurant la puissance d'entrée du réchauffeur P , la valeur de qm peut être obtenue. La méthode de différence de température constante est généralement préférée dans la pratique en raison de sa relation plus simple et de son processus de mesure plus facile ; le débit massique de CO2 qm peut être directement déterminé en lisant la puissance P à partir d'un wattmètre, ce qui la rend largement utilisée.

Avantages de l'utilisation d'un débitmètre massique thermique pour la mesure du débit massique de CO2

√ Il peut mesurer directement le débit massique de gaz CO2, ce qui est d'une grande importance pour le contrôle de la quantité d'entrée de gaz de processus et le processus de fabrication.
√ Le capteur de débitmètre de gaz thermique n'a pas de pièces mobiles lors de la mesure du débit de gaz, il n'y a donc pas d'usure mécanique ni d'entretien.
√ Il peut mesurer le débit instantané de CO2 et la vitesse de réponse est rapide.
√ Large plage de mesure : Le rapport entre le débit maximal et la plage de mesure minimale peut atteindre 100:1, ce qui offre une plage de mesure très large par rapport aux débitmètres à turbine à gaz et aux débitmètres à vortex de gaz.
√ Il existe des débitmètres de gaz en ligne ou des débitmètres de gaz thermiques à insertion, qui peuvent être utilisés pour la mesure du débit de CO2 des gazoducs de grande taille.

Débitmètre massique Coriolis pour mesurer le CO2

Comment fonctionne le débitmètre massique Coriolis pour la mesure du débit massique de CO2.

Le débitmètre massique Coriolis reflète la taille du débit massique en mesurant la variation de la force de Coriolis. La force de Coriolis fait référence au fait que, pour un objet dans un référentiel tournant à une vitesse angulaire uniforme, en plus de la force centrifuge d'inertie, il est nécessaire d'ajouter une autre force d'inertie à l'observateur dans le référentiel rotatif afin d'utiliser la deuxième loi de Newton pour décrire l'état de mouvement de l'objet. Cette force est la force de Coriolis, ou force de Coriolis en abrégé. Par exemple, si un disque est utilisé comme référentiel rotatif et que le disque tourne autour de l'axe central à une vitesse angulaire de , un objet est supposé se déplacer en ligne droite uniforme par rapport au disque le long du rayon du disque à une vitesse à partir du centre de rotation. En plus de la force centrifuge d'inertie, l'objet est également affecté par la force de Coriolis. La taille de la force de Coriolis est déterminée par la vitesse angulaire du disque et la vitesse radiale de l'objet. En supposant que la force de Coriolis est représentée par f, son expression est :

(1-4)

Dans la formule :

m — la masse de l'objet en mouvement
v- La vitesse d'un objet dans un référentiel rotatif
`w- Vitesse angulaire du référentiel rotatif.

Comme l'indique l'équation, l'existence de la force de Coriolis dépend de la présence simultanée d'une vitesse radiale et d'une vitesse angulaire ; si l'une des vitesses est nulle, aucune force de Coriolis ne sera générée.

L'équation (1-4) montre que lorsque la vitesse angulaire de rotation est constante, la force de Coriolis fc est directement proportionnelle au CO2 de la masse et à la vitesse de l'objet. Ce principe constitue la base théorique fondamentale de l'utilisation de la force de Coriolis pour mesurer le débit massique. Dans la mesure du débit, le CO2 mesuré s'écoule dans un tube mobile qui tourne à une certaine vitesse angulaire, ce qui permet d'obtenir l'existence simultanée de la vitesse d'écoulement et de la vitesse angulaire. Ce tube mobile est appelé tube de mesure du débit. Le tube de mesure peut atteindre les conditions nécessaires en tournant ou en vibrant périodiquement. Lorsque le fluide s'écoule dans le tube de mesure, il subit l'effet Coriolis en raison des changements périodiques de la vitesse angulaire, bien qu'avec une structure relativement simple.

Caractéristiques du débitmètre massique de CO2

↗ Conçu pour les débits de gaz allant du micro-débitmètre massique de CO2 DN1,5 au DN200 (8 pouces)
↗ Mesure directe du débit massique de gaz pour les gaz à haute densité
↗ Équipé d'affichages électroniques, 4-20 mA, RS485 et options de contrôle par lots
↗ Haute précision dans la mesure du débit massique de gaz
↗ Idéal pour les applications de débit de gaz à haute pression telles que la surveillance du débit de CO2 ou de gaz GPL
↗ Peut également mesurer le débit massique de CO2 à très basse température
↗ Lectures numériques du débit de gaz en kilogrammes par seconde (kg/s) ou kg/h, t/h, unité de débit massique

Débitmètre Coriolis pour la mesure du débit de CO2 cryogénique

Les débitmètres Coriolis sont très efficaces pour mesurer le CO2 cryogénique, en particulier dans les applications nécessitant une mesure précise du débit massique à des températures extrêmement basses. Ces débitmètres utilisent l'effet Coriolis, où le débit massique du fluide est déterminé en mesurant la force de Coriolis induite lorsque le CO2 s'écoule à travers des tubes vibrants. Le principal avantage de l'utilisation de débitmètres Coriolis pour le CO2 cryogénique réside dans leur capacité de mesure directe de la masse, qui reste très précise même à des températures ultra basses. De plus, ils offrent une excellente répétabilité et fiabilité sans nécessiter de redresseurs de flux ou de compensation de température. Cela les rend idéaux pour des applications telles que le stockage cryogénique, le transport et le dosage précis dans les processus industriels où le maintien du CO2 dans son état supercritique ou liquide est crucial.

Micro-débitmètre massique de CO2

Nous proposons également des micro-débitmètres massiques pour le CO2, notamment des micro-débitmètres à gaz thermique et des débitmètres Coriolis.

Les micro-débitmètres thermiques à gaz sont conçus pour mesurer des débits extrêmement faibles avec une grande précision. Le débit minimal que nous pouvons détecter est aussi faible que 2 ml/min, mais il peut toujours conserver une précision élevée de ± 1 % FS. Ils fonctionnent en détectant les changements de température lorsque le CO2 passe à travers un capteur chauffé. Les avantages comprennent une sensibilité élevée aux faibles débits, l'absence de pièces mobiles (ce qui signifie une maintenance minimale) et des temps de réponse rapides. Ces compteurs sont idéaux pour les applications nécessitant un contrôle précis de petites quantités de gaz, comme dans la recherche en laboratoire, les appareils médicaux et la surveillance de l'environnement.

Les micro-débitmètres Coriolis , quant à eux, mesurent directement le débit massique en détectant la force de Coriolis générée lorsque le CO2 s'écoule à travers des tubes vibrants. Ces débitmètres fournissent des mesures de débit massique extrêmement précises et fiables, indépendamment des variations de pression et de température. Ils sont particulièrement adaptés aux applications où la précision est essentielle, comme dans la fabrication pharmaceutique, la transformation chimique et les industries agroalimentaires. Les deux types de débitmètres sont essentiels dans les processus où une mesure précise du débit massique du CO2 est cruciale, chacun offrant des avantages uniques en fonction des besoins de l'application.