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Article

1 - PRINCIPE DE LA MESURE D’UN DÉBIT PAR PRESSION DIFFÉRENTIELLE

2 - APERÇU THÉORIQUE

3 - LES DIFFÉRENTS TYPES D’APPAREILS DÉPRIMOGÈNES

4 - PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DU FLUIDE

  • 4.1 - Paramètres nécessaires au calcul de l’élément primaire
  • 4.2 - Détermination de la masse volumique
  • 4.3 - Détermination du coefficient isentropique γ
  • 4.4 - Détermination de la viscosité

5 - CALCULS PRÉPARATOIRES ET CHOIX DE L’ÉLÉMENT PRIMAIRE

6 - CALCUL D’UN DÉBITMÈTRE À ÉLÉMENT DÉPRIMOGÈNE

  • 6.1 - Logiciel
  • 6.2 - Méthode de calcul
  • 6.3 - Estimation de l’incertitude

7 - TRAITEMENT DU SIGNAL ET DYNAMIQUE DE MESURE (RANGEABILITÉ)

8 - CONTRAINTES DE FABRICATION ET D’INSTALLATION

9 - EXEMPLE DE CALCUL

10 - ASPECT ÉCONOMIQUE

| Réf : R2220 v3

Calcul d’un débitmètre à élément déprimogène
Débitmètres à pression différentielle

Auteur(s) : Claude GAILLEDREAU

Date de publication : 10 sept. 2008

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Auteur(s)

  • Claude GAILLEDREAU : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux

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INTRODUCTION

Le marché du débitmètre industriel offre actuellement un grand nombre de types différents d’instruments qui, pour les principaux, peuvent être classés comme suit :

  • débitmètres à pression différentielle (ou à orifice déprimogène), rotamètres ;

  • déversoirs et chenaux ;

  • débitmètres à turbine, compteurs ;

  • débitmètres électromagnétiques, débitmètres à ultrasons ;

  • débitmètres de type oscillant.

Chacun de ces types de débitmètres a son domaine d’application préférentiel en fonction du fluide, du besoin en étendue de mesure et en précision.

Les débitmètres à orifice déprimogène sont très largement utilisés dans l’industrie, tant pour les liquides que pour les gaz et vapeurs, propres ou légèrement chargés.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-r2220


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6. Calcul d’un débitmètre à élément déprimogène

6.1 Logiciel

Nombre d’expérimentateurs ont, depuis un siècle, mesuré les coefficients de décharge C de divers orifices. Les données ont été rassemblées d’abord en tables, puis on les a lissées sous forme de relations empiriques susceptibles d’être traitées par des calculatrices numériques de bureau, et plus récemment par des micro-ordinateurs ; ces relations sont donc évolutives et c’est ainsi que la formulation due à Stolz, utilisée depuis 1980 pour les diaphragmes, tend à devenir obsolète au profit de l’équation de Reader/Harris-Gallagher qui permet d’abaisser sensiblement, dans certains cas, la limite inférieure du rapport d’ouverture.

La phase préliminaire exposée au § 5 nous a permis de faire un choix parmi les types d’éléments primaires connus. Il nous faut maintenant confirmer et arrêter ce choix en calculant de façon précise l’appareil envisagé. Il s’agit, on va le voir, d’un calcul itératif dont l’exécution manuelle est particulièrement malaisée, aussi proposons-nous, avec le présent article, un logiciel permettant le calcul par PC sous Windows 95 des appareils déprimogènes normalisés ISO. D’autres éléments primaires pourraient être pris en compte dans une version ultérieure de ce logiciel, s’ils apparaissaient comme susceptibles d’intéresser un nombre suffisant de lecteurs.

Il n’a pas été jugé nécessaire, compte tenu des moyens de calcul proposés, d’alourdir le texte de cet article en y détaillant les formules, inévitablement hermétiques, de calcul des coefficients de décharge et de détente des divers éléments primaires ; formules que le lecteur pourra d’ailleurs consulter dans la référence originale [2].

HAUT DE PAGE

6.2 Méthode de calcul

L’équation de base est celle du calcul du débit massique :

...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SPINK (L.K.) -   « Principles and Practice of Flow Meter Engineering ».  -  The Foxboro Company, Foxboro, Massachussets, USA, 9th edition, nov. 1975.

  • (2) -   *  -  NF EN ISO 5167-1. Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire – Partie 1 : principes généraux et exigences générales. Association française de normalisation Afnor, juin 2003.

  • (3) -   Shell Flow Meter Engineering Handbook.  -  Royal Dutch/Shell Group ; Bataafse Internationale Petroleum Maatschappij NV (1968).

  • (4) - HENGSTENBERG (J.) -   Messen und Regeln in der Chemischen Technik.  -  Springer Verlag.

  • (5) -   *  -  British Standard BS 1042 : Part 1 (1992).

  • (6) -   Perry's Chemical Engineers' Handbook.  -  ...

NORMES

  • Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire – Partie 2 : diaphragmes. Indice de classement : X10-102-2. Statut : norme homologuée. - NF EN ISO 5167-2 - 06-03

  • Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire – Partie 3 : tuyères et Venturi-Tuyères. Indice de classement : X10-102-3. Statut : norme homologuée. - NF EN ISO 5167-3 - 06-03

  • Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes dans des conduites en charge de section circulaire – Partie 4 : tubes de Venturi. Indice de classement : X10-102-4. - NF EN ISO 5167-4 - 06-03

1 Constructeurs

(liste non exhaustive)

Appareils déprimogènes ISO

Flow Measurement Technology http://www.heracles.be/hfold/fra/flow-measurement-technology.htm

Berger SA http://www.berger-sa.fr/

Il convient par ailleurs de rappeler que tout atelier de mécanique disposant d'un équipement standard à la profession est en mesure de réaliser un élément primaire normalisé ISO. Le cahier des charges, néanmoins, doit être détaillé, explicite, et ne doit rien laisser dans l'ombre : il importe, à titre d'exemple et pour illustrer ce qui précède, que l'arête centrale du biseau de l'orifice soit vive (tranchante).

Orifices intégrés

Prisma Automation http://www.prismaautomation.com/

Emerson Process Management, division Rosemount http://www.emersonprocess.fr/excom/18/2/Products

Sondes Multipitot

Endress + Hauser http:/www.fr.endress.com/

Étoile International

Emerson Process Management http://www.emersonprocess.fr/

Kimo Instrumentation http://www.kimo.fr/

Mesureur http://www.ets-mesureur.fr/

Rappelons que les orifices intégrés et les sondes multipitot sont des dispositifs non couverts par la norme ISO, qui ne sont disponibles qu'auprès des sociétés qui en sont les propriétaires, lesquelles ont l'entière responsabilité de leur étalonnage – particulier, en principe, à chaque fluide –. Il conviendra donc, avant de les acquérir, d'apprécier la crédibilité de leur constructeur...

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