français
Débitmètre Coriolis pour CO2 liquide : guide de sélection et exemples d’application
Pour la mesure du CO2 liquide, un débitmètre massique Coriolis est le choix le plus fiable. cryogénique (-78 °C), sous pression et en conditions supercritiques. Il mesure directement le débit massique réel, sans correction de densité ni de température, et gère mieux la sensibilité de phase du CO₂ que toute autre technologie volumétrique. Le matériau recommandé pour la conduite en contact avec le fluide est l'acier inoxydable 316L ; les diamètres de tuyauterie varient de DN6 à DN50 selon la plage de débit.
Le CO2 se comporte différemment de la plupart des liquides industriels. À pression atmosphérique, il se sublime directement de l'état solide à l'état gazeux à -78,5 °C. Pour le maintenir à l'état liquide, il faut soit une température cryogénique (inférieure à -56,6 °C au point triple), soit une pression élevée supérieure à 5,18 bar. De nombreuses applications industrielles utilisent les deux : du CO2 liquide à haute pression et à température ambiante pour la carbonatation et l'extinction d'incendies, ou du CO2 liquide cryogénique à basse pression pour la recherche et la congélation des aliments.
Cette double nature pose problème aux débitmètres conventionnels. Un débitmètre dimensionné pour le CO2 haute pression à température ambiante ne convient pas aux applications cryogéniques. Un débitmètre massique thermique conçu pour gaz CO2 Ces appareils tomberont immédiatement en panne au contact d'un liquide. Même parmi les appareils capables de gérer la température ou la pression, la plupart mesurent le volume, et la densité du CO₂ liquide varie considérablement en fonction de la température et de la pression. Sans correction de densité en temps réel, une mesure volumétrique peut présenter une erreur de 5 % ou plus.
Les débitmètres à turbine mesurent le volume. Ils nécessitent une compensation de densité pour calculer la masse, et la lubrification des paliers se dégrade rapidement en dessous de -20 °C. En application cryogénique au CO₂ liquide, la durée de vie des paliers est courte et les intervalles de maintenance sont trop fréquents pour les environnements de production.
Les débitmètres volumétriques à engrenages ovales sont performants pour les fluides visqueux, mais la viscosité du CO₂ liquide, de l'ordre de 0,10 à 0,12 cP, est trop faible pour assurer l'étanchéité entre l'engrenage et le carter. Les fuites internes au niveau des engrenages augmentent à faible viscosité, et l'erreur de mesure s'accroît en conséquence. Le risque d'évaporation instantanée à la sortie du débitmètre est également réel si la contre-pression n'est pas maîtrisée.
Les débitmètres à vortex nécessitent un nombre de Reynolds minimal pour générer des vortex stables. À faibles débits dans des conduites de petit diamètre, ce minimum n'est pas toujours atteint, et la précision minimale d'un débitmètre à vortex utilisé avec du CO2 liquide est peu fiable. Ils mesurent également le volume.
Les débitmètres à ultrasons conviennent au CO2 liquide haute pression dans les conduites de grand diamètre (DN50 et plus) lorsque les exigences de longueur sont respectées. Pour les applications cryogéniques de petit diamètre, l'utilisation de débitmètres à ultrasons à fixation par pince est impossible en raison de la couche isolante, et les débitmètres à ultrasons en ligne à température cryogénique nécessitent des matériaux de transducteurs spéciaux, ce qui augmente considérablement le coût.
Le principe de Coriolis mesure directement le débit massique grâce à la force d'inertie exercée sur un tube vibrant. Il ne repose sur aucune hypothèse concernant la vitesse, la viscosité ou la densité du fluide. C'est précisément cette indépendance qui le rend adapté au CO₂ liquide, dont la densité et la viscosité varient avec la température et la pression, ce qui rend les débitmètres volumétriques inefficaces.
Un débitmètre Coriolis pour CO₂ liquide utilise des tubes en acier inoxydable SS316L ou Hastelloy C-22, résistants à des températures jusqu'à -200 °C et à des pressions de service allant jusqu'à 100 bar selon le modèle. Sa précision est généralement de 0,2 % de la valeur mesurée pour le débit massique et de 0,5 % pour la densité. La répétabilité est de 0,1 %. Le débitmètre fournit également la densité du fluide en temps réel, ce qui est utile pour détecter les changements de phase au point de mesure.
Les sorties standard sont de 4-20 mA pour le débit massique et la densité analogiques, une sortie impulsionnelle pour la totalisation par lots et une interface RS-485 Modbus RTU pour l'intégration avec un automate programmable ou un système SCADA. Le protocole HART est disponible sur la plupart des modèles. Pour les applications agroalimentaires avec mesure du CO₂, des raccords process Tri-Clamp et une certification des matériaux sont proposés.
Choisissez la taille appropriée pour le CO2 liquide
mètres de Coriolis Le dimensionnement des compteurs se base sur le débit massique, et non sur le diamètre de la conduite. Le diamètre du raccordement dépend de la plage de débit requise et de la perte de charge admissible. Une erreur fréquente consiste à dimensionner le compteur en fonction du diamètre de la conduite existante plutôt que de la plage de débit. Un compteur Coriolis surdimensionné perd en précision à bas débit ; un compteur sous-dimensionné engendre une perte de charge excessive pouvant provoquer une évaporation instantanée.
Pour les applications cryogéniques, choisissez un modèle doté d'une option électronique basse température. Le boîtier de l'émetteur doit être adapté à la plage de températures ambiantes s'il est situé près de la partie froide de la ligne.
La carbonatation des aliments et des boissons utilise du CO2 liquide à haute pression et à une température proche de la température ambiante, généralement entre 20 et 25 bars. La précision et l'hygiène sont primordiales. Les débitmètres Coriolis DN15 à DN25 avec raccords Tri-Clamp sont la norme.
Les systèmes d'extinction d'incendie stockent le CO2 à haute pression (environ 55 à 60 bars à température ambiante) et le libèrent rapidement. Les débitmètres de ces systèmes doivent supporter des variations de pression très rapides. Des débitmètres Coriolis à réponse haute fréquence et à sortie de totalisation par lots sont utilisés pour vérifier le remplissage des bouteilles.
Supercritique L'extraction au CO2 (CO2 à une température supérieure à 31,1 °C et une pression de 73,8 bar) est utilisée pour la décaféination du café, l'extraction du houblon et l'industrie pharmaceutique. Des débitmètres Coriolis d'une pression maximale de 200 bar, avec des pièces en contact avec le fluide en Hastelloy, sont utilisés dans ce procédé.
Les procédés cryogéniques de recherche et de laboratoire utilisent du CO₂ liquide à -78 °C, directement issu de glace carbonique ou de réservoirs cryogéniques. Il s'agit des conditions les plus exigeantes pour un débitmètre. Les débitmètres Coriolis de petit diamètre (DN6 à DN15) avec tubes en matériau cryogénique sont le choix idéal.
Une entreprise de recherche en technologies de la construction en Asie du Sud-Est nous a récemment contactés. Elle réalise des expériences de durcissement du béton à l'échelle du laboratoire, en utilisant un dosage de CO₂ liquide, et souhaitait connaître précisément la masse de CO₂ introduite dans chaque lot d'essai. Son dispositif : tuyau de 1/2 pouce, pression de fonctionnement inférieure à 100 psi (6,9 bar), débit de 5 à 80 L/min provenant d'un petit réservoir cryogénique situé dans un entrepôt à 28 °C.
Le CO₂ sort du réservoir à environ -78 °C. Ceci exclut les débitmètres à turbine, à engrenages ovales et thermiques pour les raisons évoquées précédemment. La plage de modulation de 16:1 (de 5 à 80 L/min) exclut la formation de vortex à bas débit. Un débitmètre Coriolis DN15 SS316L couvre toute la plage de mesure avec une précision de 0,2 % et transmet le débit (en kg/h) directement à leur enregistreur de données via Modbus RTU. Aucune correction de densité n'est nécessaire dans leur logiciel.
Nous recommandons de vérifier que la pression d'entrée reste supérieure à la pression de saturation du CO2 pendant toute la durée de l'expérience afin d'éviter l'évaporation instantanée à l'entrée du compteur. À -78 °C, le CO2 liquide est déjà proche de la pression de saturation atmosphérique ; il est donc important de contrôler la contre-pression à la sortie du compteur pour obtenir des mesures stables.
L'acier inoxydable SS316L est standard pour la plupart des liquide cryogénique Utilisation du CO2 jusqu'à -196 °C. Pour les applications agressives ou de haute pureté, l'Hastelloy C-22 offre une meilleure résistance à la corrosion. Des joints en PTFE sont nécessaires ; les joints standard en Buna-N ou EPDM sont défaillants aux températures cryogéniques.
Oui. La mesure de densité en temps réel du compteur chute brutalement si le CO2 se vaporise instantanément à l'intérieur du tube. Certaines configurations d'automates programmables utilisent ce signal de densité pour déclencher une alarme ou interrompre la totalisation lorsque la densité descend en dessous d'un seuil prédéfini, ce qui est utile pour une comptabilité précise des lots.
Les modèles DN15 standard sont conçus pour une pression maximale de 100 bar. Des versions haute pression pour l'extraction au CO2 supercritique sont disponibles jusqu'à 200 et 400 bar. Veuillez préciser votre pression maximale admissible de service (PMA) lors de votre demande de devis.
Le CO2 n'étant pas inflammable, la certification ATEX n'est pas requise pour le compteur dans un environnement contenant uniquement du CO2. Si le compteur est installé à proximité d'une zone classée pour d'autres fluides inflammables, veuillez consulter le schéma de classification de la zone. L'indice de protection IP67 standard est suffisant pour la plupart des installations industrielles et de laboratoire.
Norme : 4-20 mA (débit massique), 4-20 mA (densité), sortie impulsionnelle (totalisation), Modbus RTU RS-485. Optionnel : protocole HART, PROFIBUS DP. Pour l’acquisition de données en laboratoire, le protocole Modbus RTU sur RS-485 est généralement le plus simple à mettre en œuvre avec un adaptateur USB-RS485 et un logiciel d’acquisition standard.
Envoyez les paramètres suivants pour obtenir une recommandation de modèle le jour même :
Contactez Silver Automation Instruments à silverinstruments.com avec les paramètres ci-dessus.
nous vous répondrons dans 24 heures..
