Un débitmètre à vélocité est un instrument qui calcule le volume d'un fluide (liquide ou gaz, comme
un débitmètre de gaz naturel , d'air ou de N₂) traversant une conduite en mesurant d'abord sa vitesse moyenne. Son principe de fonctionnement repose sur l'équation fondamentale de l'écoulement :
Q=v⋅A
Où:
· Q est le débit volumétrique
· v est la vitesse moyenne d'écoulement à travers la section transversale du tuyau
· A est la section transversale du tuyau
En mesurant précisément la vitesse (v) et en connaissant la section de la conduite (A), le débit volumétrique (Q) peut être déterminé avec précision. Cette technologie a rapidement évolué, donnant naissance à plusieurs types de débitmètres. Vous trouverez ci-dessous les débitmètres de vitesse les plus courants et les plus représentatifs utilisés dans l'industrie aujourd'hui.
Le débitmètre à turbine est l'un des débitmètres les plus répandus et les plus reconnus. Son composant central est un rotor de turbine placé dans le trajet du fluide.
Principe de fonctionnement : Lorsque le fluide circule dans la conduite, il heurte les aubes de la turbine, ce qui fait tourner le rotor. La vitesse de rotation de ce rotor est directement proportionnelle à la vitesse du fluide. En mesurant le nombre de tours par minute (tr/min) du rotor, le débitmètre calcule la vitesse du fluide et, par conséquent, le débit volumétrique.
Avantages techniques et applications : · Haute précision de mesure : fournit des résultats très précis et répétables.
· Large rapport de réduction : maintient la précision sur une large plage de débits.
· Excellente linéarité : la relation entre le débit et le rendement est systématiquement linéaire.
· Sortie numérique conviviale : génère une sortie d'impulsion facilement traitée par l'électronique numérique.
Il est largement utilisé pour mesurer divers liquides à faible viscosité (comme l’eau et les carburants) et gaz.
Plus d'informations sur la mesure du débit de carburant par débitmètre à turbine liquide. Débitmètre diesel numérique à turbine.
Plage de vitesse typique : · Débitmètre à turbine liquide : environ 0,5 à 10 m/s (1,5 à 33 pi/s)
Plus d'informations techniques sur le débitmètre à turbine à gaz sur silverinstruments.com. Débitmètre à turbine à gaz SGW.
· Débitmètre à turbine à gaz Environ 5 à 100 m/s (15 à 330 pi/s)
Plus d'informations techniques sur le débitmètre à turbine pour liquides de la série SLW sur silverinstruments.com.
Un débitmètre vortex fonctionne selon l'effet « rue tourbillonnaire de von Kármán », un principe de la dynamique des fluides. Il y parvient en plaçant un obstacle non profilé, appelé corps non profilé ou barreau, sur le trajet de l'écoulement.
Principe de fonctionnement : Lorsque le fluide passe devant le corps non profilé, il se sépare et crée un motif répétitif de tourbillons alternés en aval. Dans une certaine plage de débits, la fréquence de libération de ces tourbillons est directement proportionnelle à la vitesse du fluide. Un capteur détecte cette fréquence de libération pour calculer le débit.
Avantages techniques et applications : · Large plage de mesure : convient à un large spectre de débits.
· Haute précision de mesure : fournit des mesures stables et précises.
· Compatibilité polyvalente avec les fluides : peut mesurer les liquides, les gaz et la vapeur.
· Faible perte de pression permanente : impact minimal sur la consommation énergétique du système.
Frontière technique : les recherches en cours se concentrent sur l'optimisation de la géométrie du corps émoussé pour générer une rue de vortex plus stable et plus régulière, améliorant encore la précision et la fiabilité du compteur.
Plage de vitesse typique : · Liquides : environ 0,3 à 10 m/s (1 à 33 pi/s)
· Gaz/Vapeur : Environ 3 à 80 m/s (10 à 260 pi/s)
Basé sur la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique, le débitmètre électromagnétique est le choix idéal pour mesurer le débit de liquides conducteurs.
Principe de fonctionnement : Lorsqu'un liquide conducteur traverse un champ magnétique généré par le compteur, il agit comme un conducteur. Cela induit une tension perpendiculaire à la direction de l'écoulement et au champ magnétique. L'intensité de cette tension est directement proportionnelle à la vitesse moyenne du liquide.
Avantages techniques et applications : · Réponse extrêmement rapide : avec une hystérésis négligeable, il est parfait pour capturer les variations de débit instantanées.
· Aucune obstruction à l'écoulement : le tuyau est transparent, ce qui signifie qu'il n'y a pas de pièces mobiles et aucune perte de pression supplémentaire, c'est un débitmètre à passage intégral. Plus d'informations techniques sur le débitmètre à passage intégral : Débitmètre électromagnétique à passage intégral
· Haute précision : dans un profil d'écoulement stable et entièrement développé, le compteur représente avec précision la vitesse moyenne.
Limitations et contre-mesures : · Exigences relatives aux fluides : Le fluide mesuré doit avoir une conductivité électrique minimale, ce qui le rend inadapté aux gaz et à la plupart des produits à base d'hydrocarbures.
Interférences électromagnétiques (IEM) : Peut être sensible aux parasites électriques externes. Une mise à la terre et un blindage électromagnétique adéquats sont nécessaires pour un fonctionnement fiable.
Plage de vitesse typique : · Liquides : Peut mesurer une très large plage, généralement de 0,1 à 10 m/s (0,3 à 33 pi/s), excellant dans les applications à faible débit où d'autres compteurs peuvent échouer.
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La mesure du débit par ultrasons est une technologie non invasive en pleine expansion. Elle calcule le débit en analysant le comportement des ondes ultrasonores lors de leur passage dans un fluide en mouvement.
Principe de fonctionnement : Il existe deux méthodes principales :
1. Méthode du temps de transit : Cette méthode mesure la différence de temps entre une impulsion ultrasonore émise en amont et une impulsion ultrasonore émise en aval. L'impulsion se propage plus rapidement dans le sens du courant et plus lentement dans le sens inverse. Cette différence de temps est directement proportionnelle à la vitesse du fluide. Plus d'informations sur la méthode du temps de transit : Débitmètre à temps de transit
2. Méthode Doppler : Cette méthode repose sur l'effet Doppler. Elle transmet un signal ultrasonore dans le fluide, qui est réfléchi par les particules en suspension ou les bulles d'air. Le décalage de fréquence du signal réfléchi est proportionnel à la vitesse du fluide. Plus d'informations sur le débitmètre Doppler : Débitmètre à ultrasons Doppler
Avantages techniques et applications : Mesure non invasive : Les capteurs à pince sont montés à l'extérieur de la canalisation, évitant ainsi toute perte de pression et permettant une installation sans interruption du procédé. Ils sont donc idéaux pour les canalisations de grand diamètre et les applications à haut débit. Plus d'informations techniques sur la mesure non invasive : Débitmètre d'eau non invasif.
· Temps de transit : offre une grande précision mais est idéal pour les liquides propres, car les particules ou les bulles peuvent interférer avec le signal.
· Doppler : Excellent pour mesurer les flux diphasiques (liquides avec solides en suspension ou bulles) où les compteurs à temps de transit échoueraient.
Plage de vitesse typique : · Général (liquides et gaz) : extrêmement polyvalent, capable de mesurer des vitesses très faibles à très élevées, souvent comprises entre 0,03 et 35 m/s (0,1 à 115 pi/s).
Les débitmètres massiques thermiques fonctionnent selon le principe du transfert de chaleur. Un élément de détection chauffé est placé dans le flux et le taux de dissipation thermique est mesuré pour déterminer le débit.
Principe de fonctionnement : Il existe deux modes principaux :
1. Anémométrie à température constante (CTA) : Le capteur est maintenu à une température constante et le courant de chauffage nécessaire à son maintien est mesuré. Un débit plus élevé nécessite un courant plus important.
2. Anémométrie à courant constant (CCA) : Un courant constant est appliqué au capteur et la variation de température qui en résulte est mesurée. Un débit plus élevé entraîne une température plus basse du capteur.
Types et applications : Anémomètre à fil chaud : Véritable anémomètre à fil chaud, il se distingue par sa réponse en fréquence extrêmement élevée et la petite taille de sa sonde. Il est largement utilisé en recherche en dynamique des fluides pour mesurer la vitesse instantanée en des points précis d'un écoulement.
Débitmètres massiques thermiques : La plupart des débitmètres thermiques industriels sont conçus de cette manière. Leur signal de sortie est directement corrélé au débit massique du fluide, et non à son débit volumétrique, ce qui constitue une distinction essentielle. Ils sont particulièrement efficaces pour la mesure des gaz à faible débit.
Plage de vitesse typique (pour les applications de gaz industriels) : · Gaz : Excellent pour les applications à faible vitesse, avec une très large plage généralement de 0,1 à 120 m/s (0,3 à 400 pi/s).
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