Débitmètres thermiques : Adaptateurs de débit

1.1 - Mesure du débit de capacité thermique
1.2 - Mesure par convection
1.3 - Mesure du temps de transfert ou temps de vol. Méthode impulsionnelle

2 - Schémas de type capacité thermique

2.1 - Refroidissement simple
2.2 - Chauffage asservi
2.3 - Microdébitmètre symétrique

3 - Schémas de type convection

3.1 - Refroidissement simple
3.2 - Convection et chauffage asservi
3.3 - Convection. Autres dispositions

4 - Adaptateurs de débit

4.1 - Principe
4.2 - Adaptateurs linéaires pour débit compris entre 0,01 et 1 200 kg/h

Figure 8 - Adaptateur linéaire Figure 9 - Adaptateur dynamique
4.3 - Adaptateurs dynamiques pour débit élevé (débit nominal > 50 kg/h)

Bibliographie & annexes

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Auteur(s)

Jean-Louis DAUDON : Directeur technique de SETARAM

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INTRODUCTION

Les débitmètres thermiques servent à la mesure des débits de fluides. Ils s’appliquent aux gaz et aux liquides ; l’utilisation des produits pulvérulents est signalée (Thermal Instrument Co).

Il ne faut pas les confondre avec les instruments qui mesurent des débits de quantité de chaleur, utilisés en technique de chauffage (« compteurs d’énergie »).

Les débitmètres thermiques mettent en œuvre une ou plusieurs sources de chaleur, généralement d’origine électrique, et un ou plusieurs détecteurs de température. Le débit de fluide est déduit des variations de puissance thermique ou des variations de température provoquées par l’écoulement.

La littérature correspondante est abondante et reflète la variété des schémas possibles. Cela oblige à distinguer les principes physiques fondamentaux et les schémas théoriques mettant en œuvre ces principes.

Les réalisations industrielles reposent principalement sur :

le microdébitmètre symétrique, utilisé pour les gaz seulement ; c’est l’appareil le plus répandu, sans doute aussi le plus simple et le plus précis ; il est caractérisé par une large dynamique de mesure (rapport du débit maximal au seuil détectable) et par son indépendance vis-à-vis de la pression : indication du débit absolu ou massique pour un gaz déterminé ;
le débitmètre asservi à mesure de capacité thermique, principalement appliqué aux liquides ;
le débitmètre asservi convectif, pour les forts débits gazeux ; sa précision est modérée.

Les débitmètres thermiques ne comportent pas de pièces mobiles : ils sont robustes et fiables. Ils supportent bien les variations brusques de pression, les dépassements ou les inversions de débit ; ils couvrent un large domaine de pression. Ils indiquent le débit absolu, indépendamment de la pression.

Leur précision est variable selon les réalisations.

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Version archivée 1 de oct. 1983 par Jacques MERCIER

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-r2270

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4. Adaptateurs de débit

4.1 Principe

L’adaptateur permet la répartition d’un débit selon deux circuits parallèles, de telle façon que le coefficient de répartition soit constant, indépendamment du débit lui-même et des conditions d’utilisation (pression, température, nature du fluide, etc.).

Bien que ce procédé ne soit pas spécifique des débitmètres thermiques, il est évoqué ici car il est systématiquement utilisé avec les microdébitmètres thermiques symétriques pour gaz 2.3 , qui ne sont pas aptes à la mesure directe de gros débits.

L’adaptateur comporte une voie de faible débit, qui comprend le microdébitmètre, et une voie de fort débit pour le débit principal. L’ensemble fonctionne comme un shunt sur un ampèremètre.

La constance du rapport des deux débits suppose la proportionnalité des lois débit/pression différentielle concernant les deux circuits :

voie à petit débit : m = K₁f (P_a,b)
voie à fort débit : M = K₂f (P_a,b)

avecK₁ et K₂ constantes,

P_a,bdifférence de pression entre les points de concours a et b des deux circuits (cf. figures 8 et 9).

La fonction f (P_a,b) peut être quelconque, mais elle doit être par construction identique pour les deux circuits. On a alors :

m/M = K₁/K₂ = Cte.

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4.2 Adaptateurs linéaires pour débit compris entre 0,01 et 1 200 kg/h

Ils fonctionnent en régime laminaire, avec de faibles vitesses...

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