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Étude de cas : Débitmètre massique Coriolis pour fluide frigorigène R454B


DN10 Coriolis mass flow meter for metering refrigerant R454B

Capteur Coriolis compact DN10 | 500 psi (34,4 bar) | Homologué ATEX | Application R&D Canada

Réponse rapide

Le débitmètre massique Coriolis DN10 (SH-CMF-10) est idéal pour le dosage du fluide frigorigène R454B à des débits d'environ 0,454 m³/h, avec une pression de service jusqu'à 34,4 bar et une température comprise entre 40 et 45 °C. Sa conception compacte, avec sorties 4-20 mA, HART et RS485, répond à la plupart des besoins d'acquisition de données en R&D. La certification ATEX Zone 1 est standard pour les environnements de laboratoire de manipulation de fluides frigorigènes.

Contexte du projet

Refrigerant R458 mass flow measurement

mesure du débit massique du réfrigérant R458

Simon, ingénieur en développement de produits à La Pocatière, au Québec, nous a envoyé un bref descriptif : il avait besoin d’un débitmètre pour réfrigérant R454B, débit maximal de 2 GPM, pression de service de 500 psi, pour un environnement de laboratoire. C’est tout. Aucune spécification de tuyauterie, aucune classification de zone dangereuse, aucune mention de l’indice d’inflammabilité A2L.

On observe régulièrement ce phénomène. Les équipes de R&D qui conçoivent des bancs d'essai frigorifiques négligent souvent le débitmètre. Elles dimensionnent le compresseur, conçoivent le circuit de l'échangeur de chaleur, spécifient les soupapes de décharge de pression, et ce n'est qu'à la dernière étape qu'elles se demandent quel débitmètre utiliser. Dans ce cas précis, la réponse n'était pas évidente.

Le R454B n'est pas le R410A. C'est un mélange HFO/HFC avec un PRG de 466 et une classification d'inflammabilité A2L, c'est-à-dire légèrement inflammable. Un appareil de mesure standard non certifié, installé dans un laboratoire étanche présentant un risque de fuite de réfrigérant, est inacceptable. Cela réduit considérablement le nombre de solutions envisageables.

Conditions d'application

FluideRéfrigérant R454B (mélange HFO/HFC, PRG 466)
Taille du pipeline1/2 pouce (DN10 spécifié en raison du faible débit)
Plage de débit2 GPM = 0,454 m3/h (max)
Température de fonctionnement40 à 45 °C
Pression de serviceMax 500 psi = 34,4 bar
Sortie requise4-20 mA, Impulsion, RS485, HART
Zone dangereuseZone ATEX 1 requise
Classe de précision0,2%
Alimentation électrique24 V CC
Matériau mouilléacier inoxydable 316L

Pourquoi utiliser un capteur Coriolis DN10 pour le dosage des fluides frigorigènes à faible débit ?

Avec un débit de 0,454 m³/h, il est faible. L'installation d'un débitmètre DN15 ou supérieur réduirait la vitesse d'écoulement à 10-15 % de la plage de mesure, ce qui nuirait à la précision. Nous avons recommandé un débitmètre DN10 (3/8") précisément parce que la pleine échelle du SH-CMF-10 est de 0 à 1500 kg/h, et que le débit réel du client se situe dans la plage moyenne, où la précision de Coriolis est optimale.

Les débitmètres Coriolis mesurent directement le débit massique. Pour les fluides frigorigènes, c'est essentiel. La densité du R454B varie considérablement avec la température et la pression ; les débitmètres volumétriques nécessitent donc une correction de densité en temps réel pour fournir le débit massique. Les débitmètres Coriolis, quant à eux, s'affranchissent de cette correction : la mesure est directe.

Le R454B est légèrement inflammable (classification A2L). Le laboratoire du client est classé zone dangereuse. Un appareil de mesure standard sans protection antidéflagrante n'est pas envisageable. Le SH-CMF-10 est livré de série avec l'homologation ATEX Zone 1, sans option coûteuse.

Configuration du modèle

La chaîne de modèle complète pour cette application :

Coriolis Mass Flow Meter for Refrigerant R454B

SH-CMF-10-P2-H1-T1-O1/O2-C2/C3-E1-A2-B1-P1-M1-PC1

SH-CMFDébitmètre massique Coriolis à argent
10DN10, plage de débit 0-1500 kg/h
P2Pression nominale 4,0 MPa (40 bar)
H1écran intégré compact
T1Plage de température : -50 à 150 °C
O1/O2Sortie 4-20 mA et impulsionnelle
C2/C3Communication RS485 et HART
E1Homologué ATEX antidéflagrant
A2Classe de précision 0,2%
B1Température ambiante de l'émetteur : -20 à 50 °C
P1Alimentation 24 V CC
M1pièces en contact avec le fluide en acier inoxydable 316L
PC1Raccordement process : raccords évasés SAE 1/2"

Pourquoi les autres types de compteurs ont été écartés

Débitmètre à turbine : ne convient pas aux fluides frigorigènes diphasiques ou proches de la saturation. L’usure des roulements avec les fluides frigorigènes à faible pouvoir lubrifiant est également un problème connu.

Débitmètre à engrenages ovales : convient aux liquides à haute viscosité, mais pas aux fluides frigorigènes à faible viscosité. Les fuites dues au jeu à faible viscosité réduisent considérablement la précision.

Débitmètre à vortex : Les exigences de débit minimal pour un détachement de vortex fiable sont trop élevées pour cette application. À 0,454 m³/h en DN10, le nombre de Reynolds est inférieur au seuil.

Débitmètre massique thermique : Calibré pour les gaz. Ne convient pas au dosage des fluides frigorigènes liquides.

FAQ : Capteurs Coriolis pour les applications de R&D sur les fluides frigorigènes

Q1 : Un débitmètre Coriolis peut-il gérer un flux de réfrigérant diphasique ?
La plupart des débitmètres Coriolis génèrent des erreurs ou des alarmes en présence d'un écoulement diphasique, quelle que soit la marque. Pour les bancs d'essai de R&D, l'objectif est de maintenir le fluide frigorigène à l'état liquide unique au niveau du débitmètre. Un sous-refroidissement du fluide de 5 à 10 K avant l'entrée du débitmètre est une pratique courante dans les laboratoires de réfrigération.
Q2 : Une précision de 0,2 % est-elle suffisante pour tester l'efficacité d'un cycle de réfrigération ?
Pour la plupart des applications de R&D, oui. Les calculs du COP du système introduisent des incertitudes plus importantes liées aux mesures de température et de pression qu'un débitmètre à 0,2 %. Si vous effectuez des tests de précision calorimétrique, veuillez discuter avec nous de votre budget d'incertitude complet avant de spécifier votre solution.
Q3 : La compatibilité avec le R454B nécessite-t-elle des matériaux en contact avec le fluide spéciaux ?
L'acier inoxydable 316L est compatible avec le R454B. Évitez les raccords en cuivre et en laiton en aval si une infiltration d'humidité est possible. Le SH-CMF-10 utilise des tubes et des raccords entièrement en acier inoxydable 316L.
Q4 : Pourquoi des raccords évasés SAE plutôt que des raccords NPT ou à brides ?
Les raccords évasés SAE sont la norme dans la tuyauterie des systèmes de réfrigération. Les filetages NPT peuvent présenter des fuites avec les fluides frigorigènes sous pression s'ils ne sont pas soigneusement étanchéifiés, et les raccords à brides sont surdimensionnés pour les tubes de laboratoire de petit diamètre. Le client a expressément demandé des raccords évasés SAE pour une intégration directe à son banc d'essai.
Q5 : À quelle catégorie ATEX ce compteur est-il rattaché ?
Le SH-CMF-10 avec option E1 est conforme à la norme ATEX Zone 1, Catégorie 2G, Groupe IIB, Classe de température T4. Le R454B est classé A2L avec une limite inférieure d'inflammabilité de 8,8 % en volume. La certification Zone 1 est appropriée pour les laboratoires clos où des fuites de réfrigérant sont possibles.

Demandez un devis pour votre application de mesure de réfrigérant

Envoyez-nous les paramètres suivants et nous vous renverrons un code modèle et un prix sous un jour ouvrable :

• Nom et phase du fluide (liquide / gaz / diphasique)

• Plage de débit (kg/h ou m3/h)

• Pression de service (bar ou psi)

• Température de fonctionnement (°C)

• Diamètre des tuyaux et type de raccordement

• Classification des zones dangereuses (le cas échéant)

Contact : sales@silverinstruments.com | silverinstruments.com


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