Il existe plusieurs façons de mesurer le débit volumétrique que la plupart des ingénieurs utilisent, contrairement à la mesure du débit massique qui n'est pas répandue et comprise. Cet article vous expliquera comment mesurer directement les débits massiques et mettre en évidence les caractéristiques applicables de certains débitmètres massiques disponibles pour les entreprises.
Types de
débitmètres massiques électroniques et principes de fonctionnement
Les types de compteurs les plus utilisés sont le débitmètre à pression différentielle (débitmètre DP), le débitmètre Coriolis et le débitmètre massique de gaz thermique
Débitmètre à pression différentielle pour la mesure du débit massique
Il s'agit d'utiliser une obstruction comme un disque qui a un trou avec un diamètre spécifique qui est placé à l'intérieur d'une région d'écoulement laminaire, puis la pression du fluide est mesurée des deux côtés. Il y aura une pression plus élevée du côté amont, tandis que la différence de lecture est considérée en fonction de la distance entre ces 2 points de lecture, la viscosité, le diamètre du tuyau et le débit volumétrique, selon le réglage selon l'équation de Poiseuille. Les corrections de pression et de température sont effectuées pour arriver à un débit massique standardisé. Les débitmètres DP sont utilisés avec un totalisateur de débit électronique, qui calcule le débit du débitmètre massique par des informations de débit, de température et de pression. Actuellement, Silver Automation Instruments développe un débitmètre équilibré qui est une sorte de débitmètre DP avancé et peut être utilisé dans de nombreuses applications difficiles, telles que la mesure du débit de fluides à haute température ou haute pression.
Le débitmètre massique Coriolis pour mesurer le débit massique des fluides
La mesure de masse à l'aide de
débitmètres massiques Coriolis implique l'inertie. Le procédé comprend un gaz ou un liquide dense s'écoulant à travers un petit tube à vibration d'actionneur. En accélérant, il exerce une force de torsion calculable qui frappe le tube proportionnellement à la masse. La spécification du débit massique ne nécessite aucune connaissance du débit du fluide à l'intérieur. Débitmètre massique électronique à coriolis avec affichage numérique pour afficher le débit massique des fluides, le débit total, la valeur de densité, il peut également avoir une communication en fréquence, 4-20 mA, RS 485, même avec les protocoles Hart.
Débitmètre massique thermique pour mesurer le débit massique de gaz
Ils sont disponibles en deux modèles: il s'agit d'une sonde insérée avec des tubes d'échantillons chauffés. Leur masse est générée en fonction de la capacité spécifique de la chaleur du fluide dont ils disposent, annulant ainsi les variations de densité. Les débitmètres massiques thermiques fonctionnent bien avec de faibles débits de gaz.
Pour utiliser un débitmètre massique thermique, considérez qu'il peut être influencé par les éléments suivants:
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Condensation d'humidité sur le détecteur de température: De l'humidité peut être générée par des gaz saturés, entraînant de mauvaises lectures et donc de la corrosion.
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Accumulation de particules: Si le capteur de débit de gaz est affecté par une accumulation de résidus, empêchant le transfert de chaleur, cela peut entraîner de faibles lectures.
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Erreur d'hypothèse de capacité thermique spécifique: elle provient des variations de la composition du gaz.
En outre, il faut du temps aux débitmètres massiques thermiques pour atteindre un état de température de fonctionnement stable. Ainsi, les lectures doivent toujours être effectuées plus tard et pas une fois que l'appareil est mis sous tension.Les débitmètres massiques thermiques électroniques sont standard avec affichage numérique, sortie 4-20mA, RS485 et sortie d'impulsion, c'est une alimentation 24V DC ou 220V AC
Bien que les débitmètres massiques Coriolis soient considérés comme les plus précis, il y a des risques d'erreurs provenant de bulles dans un liquide. De telles erreurs viennent avec des «éclaboussures» à l'intérieur du tube, ce qui fait du bruit et modifie l'énergie nécessaire pour que le tube vibre. Avec de grandes cavités, l'énergie de vibration requise du tube augmente considérablement, conduisant à une défaillance absolue. De plus, la séparation du fluide en liquide ainsi qu'en gaz génère un effet gênant sur la vibration du tube
Les débitmètres massiques thermiques conviennent
à la mesure du débit de gaz et d'air . Leur utilisation est largement répandue dans:
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Traitement chimique
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Détection des filtres et des fuites
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Surveillance de l'air des installations nucléaires
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Mesure du gaz de procédé semi-conducteur
Les applications supplémentaires courantes utilisées pour les débitmètres massiques thermiques sont l'analyse en laboratoire, comme la chromatographie en phase gazeuse.
Étant la technique la plus précise et la plus coûteuse, les débitmètres Coriolis sont le type de compteur le plus utilisé pour les applications scientifiques qui impliquent la mesure de liquides corrosifs, de gaz et de liquides propres. Ils figurent également dans:
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Traitement chimique
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Pétrole et huile
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Traitement des eaux usées
Les compteurs utilisés dans le traitement de la pâte et du papier sont conçus avec un tube droit et leur nettoyage est plus facile. Par conséquent, ils sont de préférence utilisés pour des applications de boissons et alimentaires ainsi que pour les produits pharmaceutiques. Lorsqu'il s'agit de manipuler les lisiers comme dans les opérations minières, ils sont efficaces.
À emporter
La mesure indirecte des débits massiques par pression différentielle est également possible directement avec un compteur, en utilisant le
débitmètre à effet Coriolis . Il peut également fonctionner avec une capacité thermique spécifique.
Les débitmètres massiques Coriolis effectuent la mesure la plus précise pour le plus grand nombre de liquides, mais ils sont chers. L'avantage de les utiliser comprend le fait de ne pas exiger la connaissance du fluide transporté.
Les débitmètres massiques thermiques sont moins précis; cependant, ils emploient toujours une technique de mesure directe. Ils nécessitent des connaissances sur la capacité thermique spécifique du fluide.
Les débitmètres à pression différentielle produisent une mesure indirecte qui provient d'une dérivation de l'équation de Poiseuille et doit être modifiée pour la pression du fluide ainsi que la température. Ceci est tout à fait applicable dans le cas d'un fluide incompressible.
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