Étude théorique
Débitmètres à section variable

R2260 v2 Article de référence

Étude théorique
Débitmètres à section variable

Auteur(s) : Jean-Michel MONTEL

Relu et validé le 12 mars 2019

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Sommaire
Médias

Présentation

1 - Importance du débitmètre à section variable

1.1 - Caractéristiques

Tableau 1

2 - Étude théorique

2.1 - Formule générale de débit
2.2 - Effet des variations des paramètres
2.3 - Formules de correction
2.4 - Changement d’étendue de mesure
2.5 - Remarques sur les variations de la masse volumique du fluide
2.6 - Extrapolation vers les gros débits

3 - Étude descriptive

3.1 - Parties constitutives
3.2 - Réalisations pratiques

4 - Choix de l’appareil

4.1 - Facteurs du choix
4.2 - Étalonnage. Gravage
4.3 - Applications spéciales

5 - Étude critique

5.1 - Installation
5.2 - Entretien
5.3 - Limitations et performances

Bibliographie & annexes

Présentation

RÉSUMÉ

Les débitmètres à section variable possèdent de nombreuses applications de mesure grâce à leurs caractéristiques polyvalentes. Cet article décrit ces débitmètres au travers de plusieurs études. Tout d’abord, une étude théorique est effectuée : formule générale de débit, effet des variations des paramètres, formules de correction, changement d’étendue de mesure, etc. Ensuite, une étude descriptive est faite relatant des parties constitutives puis des réalisations pratiques. Une aide au choix de l’appareil est apportée : les facteurs de choix, l’étalonnage, ou encore les applications spéciales sont abordées. Pour terminer, une étude critique détaille l’installation, l’entretien et les limitations et performances de ces débitmètres.

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Auteur(s)

Jean-Michel MONTEL : Chef de produits Débitmétrie, Société Krohne

INTRODUCTION

Ici nous traitons des débitmètres ayant une section de passage annulaire dont la variation est obtenue par le mouvement d’un « flotteur » dans un tube conique.

Sous la même dénomination, on peut ranger d’autres instruments comme les débitmètres à volet lequel, en s’ouvrant plus ou moins sous la poussée due au débit, donnent la mesure du débit grâce à sa position.

Ces débitmètres s’appellent également débitmètres à flotteur ou rotamètres.

Ce dossier emprunte de larges extraits au texte initialement rédigé par Louis Olivier, revu par Gilbert Dorat et Yolaine Cogneras Débitmètres à section variable [R 2 260].

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VERSIONS

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Version archivée 1 de janv. 1986 par Yolaine COGNERAS, Gilbert DORAT

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-r2260

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2. Étude théorique

Celle-ci n’est évidemment pas indispensable pour utiliser ou choisir un débitmètre.

2.1 Formule générale de débit

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2.1.1 Principe de l’appareil

Dans sa forme élémentaire, un débitmètre à section variable est constitué (figure 1) par un tube tronconique en verre ou en métal, à section croissante vers le haut, et un flotteur au diamètre légèrement inférieur à celui de la base du tube.

Le fluide arrive par le bas et traverse l’appareil verticalement. La section de passage constituée par l’espace annulaire entre le flotteur et le tube s’accroît quand le flotteur se déplace vers le haut.

Pour un débit donné, le flotteur se met dans une position telle que la force due à la pression différentielle, créée par le débit au travers de l’espace annulaire, augmentée de la poussée d’Archimède, équilibre le poids du flotteur (figure 1).

Dans ces conditions, l’élévation du flotteur au-dessus de la base du tube constitue une indication de la mesure.

Le terme « flotteur » est trompeur. Cette pièce est souvent en métal massif. Son poids spécifique est toujours supérieur à celui du fluide à mesurer (un flotteur peut peser 1 kg !).

Pour résister à la corrosion des fluides et permettre une multitude d’échelles, les flotteurs existent sous diverses formes et, surtout, différentes matières (acier inox, céramique, ébonite, etc.).

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2.1.2 Établissement de la formule

Pour établir la formule, écrivons que la force exercée sur le flotteur par l’écoulement du fluide est équilibrée par le poids du flotteur, moins la poussée hydrostatique du fluide sur le flotteur.

Appelons :

v (en cm/s) la vitesse du fluide ;
ρ (en g/cm³) la masse volumique...

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