Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article traite des mesures de débit par pression différentielle (ou organes déprimogènes) pour les écoulements en conduites cylindriques fermées en charge.
Le principe de mesure consiste à créer localement une restriction de la veine fluide, ce qui crée une différence de pression locale dont la valeur dépend du débit massique. Il existe autant de débitmètres basés sur ce principe que de réalisations géométriquement possibles de cette restriction locale.
Les organes déprimogènes les plus utilisés dans l’industrie sont les diaphragmes ou plaques à orifice, les venturis et les tuyères. Les points forts de cette technologie de mesure résident dans le fait qu’elle bénéficie d’une documentation normative importante et d’un retour d’expérience exhaustif.
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This article deals with the measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full.
The principle of measurement consists in creating a local restriction in the fluid flow within a pressurised flow, which generates a pressure difference within the fluid which is related to the mass flow. There are as many flowmeters based on this principle as there are mechanically possible implementations of this local restriction.
The best known are diaphragms or orifice plates, venturis and nozzles. The strength of this measurement technology lies in the fact that it benefits from extensive international standardization documents and exhaustive feedbacks.
Auteur(s)
-
Emmanuel THIBERT : Docteur-Ingénieur - EDF Recherche et Développement, Chatou, France
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 (appelé également organe 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 exactitude.
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.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
débitmétrie normalisation tuyères Incertitudes organes déprimogènes pression différentielle coefficient de décharge venturis
KEYWORDS
flow metering | standardization | tuyeres | Uncertainties | pressure differential devices | pressure differential | discharge coefficient | venturis
VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1981 par Claude GAILLEDREAU
- Version archivée 2 de mars 1999 par Claude GAILLEDREAU
- Version archivée 3 de sept. 2008 par Claude GAILLEDREAU
DOI (Digital Object Identifier)
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Théorie de mesure de débit par pression différentielle1. Principe de mesure d’un débit par pression différentielle
1.1 Historique
L’écoulement d’un fluide à travers une constriction fut, dans son principe, exploité dès l’Antiquité : mesure du temps par sablier et clepsydre, « facturation » de l’eau distribuée par les aqueducs romains. La première analyse scientifique du débitmètre à pression différentielle ne remonte néanmoins qu’au début du 17e siècle, avec Castelli et Toricelli qui établirent que le débit dans un orifice est le produit de sa section par la vitesse d’écoulement du fluide, et qu’il varie comme la racine carrée de la chute de pression entre l’amont et l’aval. Bernoulli, un siècle plus tard, énonça le théorème qui décrit de façon rigoureuse ce phénomène, alors qu’Henri Pitot avait, quelques années auparavant, inventé une sonde permettant de mesurer de façon ponctuelle la vitesse d’écoulement d’un fluide. Venturi, un peu plus tard, avait décrit le premier instrument de mesure du débit dans une conduite.
Avec l’ère industrielle, enfin, apparurent les premiers dispositifs standardisés : plaques à orifice aux États-Unis, au début du 20e siècle dans l’industrie du pétrole, tuyères normalisées vers 1930, en Allemagne .
HAUT DE PAGE1.2 Principe physique mis en jeu
La figure 1 schématise l’écoulement d’un fluide dans une conduite fermée cylindrique et de section constante, au passage d’une restriction de section (ici, cette restriction est réalisée par une plaque (ou diaphragme) percée d’un orifice de section circulaire, centré. À débit constant, dans une conduite complètement remplie, chacune des sections droites 1, 2 et 3 est traversée en des temps égaux par des masses égales de matière ; la vitesse d’écoulement est donc, par exemple, plus élevée en 2 qu’en 1, de sorte...
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Principe de mesure d’un débit par pression différentielle
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SPINK (L.K.) - Principles and Practice of Flow Meter Engineering. - The Foxboro Company, Foxboro, Massachussets, USA, 9th edition (1975).
-
(2) - BOON (D.), GROENHOF (J.), HENS (A.M.) et al - Shell Flow Meter Engineering Handbook. - Royal Dutch/Shell Group ; Bataafse Internationale Petroleum Maatschappij NV (1968).
-
(3) - HENGSTENBERG (J.), STURM (B.), WINKLER (O.) - Messen und Regeln in der Chemischen Technik. - Springer Verlag (1964).
-
(4) - * - British Standard BS 1042 : Part 1 - (1992).
-
(5) - PERRY (J.H.) - Perry’s Chemical Engineers' Handbook. - 4th Edition ; Mc Graw-Hill Book Company (1984).
-
(6) - HAYNES (W.M.), LIDE (D.R.), BRUNO (T.J.) - Handbook of Physics and Chemistry. - Chemical Rubber Corporation...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Mesurage 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 - NF EN ISO 5167-1 - juin 2022
-
Mesurage de débit des fluides au moyen d’appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire – Partie 2 : Diaphragmes - NF EN ISO 5167-2 - Juin 2022
-
Mesurage de débit des fluides au moyen d’appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire – Partie 3 : Tuyères et Venturi-tuyères - NF EN ISO 5167-3 - Novembre 2022
-
Mesurage de débit des fluides au moyen d’appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire – Partie 4 : Tubes de Venturi - NF EN ISO 5167-4 - Juin 2022
-
Mesurage de débit des fluides au moyen d’appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire – Partie 5 : Cônes de mesure - - octobre 2022
-
...
ANNEXES
Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Appareils éprimogènes ISO
Flow Measurement Technology
http://www.heracles.be/hfold/fra/flow-measurement-technology.htm
Berger SA
FUJI
KROHNE
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).
De même, il n’est pas rare qu’un fabricant de capteur de pression soit en capacité à fournir également un organe déprimogène auquel l’associer. Comme énoncé précédemment, le cahier des charges pour ce type de débitmètre devra être détaillé. Il est recommandé de demander également au fournisseur un contrôle dimensionnel exhaustif de l’organe déprimogène si celui-ci doit respecter une exigence normative.
Orifices intégrés
Prisma Automation
http://www.prismaautomation.com/
Emerson Process Management, division Rosemount
Sondes Multipitot
Endress + Hauser
Emerson...
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