Débitmètres thermiques : Schémas de type convection

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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Adaptateurs de débit

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3. Schémas de type convection

Là encore, les réalisations sont variées. Comme précédemment, nous prenons comme modèle la disposition à conduit rectiligne et éléments actifs extérieurs solidaires du conduit.

Contrairement aux appareils à capacité thermique, le conduit peut avoir un fort diamètre (plusieurs centimètres ou décimètres) puisque seul est pris en compte l’échange convectif en surface. Le rôle de l’enceinte est moins important, surtout à fort débit, le fluide assurant lui-même l’identité de température de base entre la zone de référence et la zone active.

De tels débitmètres peuvent assez facilement être réalisés à façon, selon le débit. Leurs caractéristiques sont généralement très inférieures à celles des microdébitmètres 2.3 avec adaptateurs. Ils permettent, dans une certaine mesure, la mise en œuvre de fluides chargés, au détriment de la pression.

3.1 Refroidissement simple

Un élément chauffant crée un écart de température entre un détecteur aval, associé à l’élément chauffant, et un détecteur amont de référence (figure 5 a). La surchauffe de la paroi est fonction du débit (figure 5 b).

L’appareil n’est convenablement exploitable qu’à débit élevé (nombre de Reynolds supérieur à 5 000, ou mieux à 10 000). La réponse n’est pas linéaire (figure 5 c).

Une disposition à double tube similaire à celui de la figure 1 b est envisageable, mais peu usitée.

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