Dans un débitmètre basé sur L’équation de Bernoulli, la pression en aval après une obstruction sera inférieure à la pression en amont avant. Pour comprendre les compteurs d’orifice, de tuyère et de venturi, il est nécessaire d’explorer L’équation de Bernoulli.,L’équation de continuité peut être exprimée comme suit:

q = V1 A1 = v2 A2 (2)

où

q = débit (m3/s, in3/s)

A = Zone d’écoulement (m2, in2)

combinant (1) et (2), en supposant A2<A1, donne l’équation « idéale »:

q = A2 1/2 (3)

pour une géométrie donnée (a), le débit peut être déterminé en mesurant la différence de pression P1 – P2.,

le débit théorique q sera en pratique plus petit (2 – 40%) en raison des conditions géométriques.,

l’équation idéale (3) peut être modifiée avec un coefficient de décharge:

q = cd A2 1/2 (3b)

où

cd = coefficient de décharge

Le coefficient de décharge cd est fonction de la taille du jet – ou

area ratio = AVC/A2

où

AVC = Area dans « vena contracta » (m2, in2)

« vena contracta » est la surface minimale du jet qui apparaît juste en aval de la restriction., L’effet visqueux est généralement exprimé en termes de paramètre non dimensionnel nombre de Reynolds – Re.

en raison de L’équation de Benoulli et de la continuité, la vitesse du fluide sera à son plus haut et la pression au plus bas dans « Vena Contracta ». Après le dispositif de mesure, la vitesse diminuera au même niveau qu’avant l’obstruction. La pression se rétablit à un niveau de pression inférieur à la pression avant l’obstruction et ajoute une perte de charge au débit.,

L’équation (3) peut être modifiée avec des diamètres pour:

L’équation (4) peut être modifiée en débit massique pour les fluides en multipliant simplement par la densité:

m = cd (π / 4) D22 ρ 1/2 (5)

où

m = Débit massique (kg/s)

lors de la mesure du débit massique dans les gaz, il est nécessaire de prendre en compte la réduction de pression et le changement de densité du fluide. La formule ci-dessus peut être utilisée avec des limites pour les applications avec des changements relativement faibles de pression et de densité.,

la plaque à Orifice

le compteur à orifice est constitué d’une plaque à orifice plat avec un trou circulaire percé. Il y a un robinet de pression en amont de la plaque d’orifice et un autre juste en aval. Il existe en général trois méthodes pour placer les robinets. Le coefficient d’un compteur dépend de la position des robinets.

  • emplacement de la bride – emplacement du robinet de pression 1 pouce en amont et 1 pouce en aval de la face de l’orifice
  • emplacement »Vena Contracta » – emplacement du robinet de pression 1 Diamètre du tuyau (intérieur réel) en amont et 0,3 à 0.,8 Diamètre du tuyau en aval de la face de l’orifice
  • emplacement du tuyau – emplacement du robinet de pression 2,5 fois le diamètre nominal du tuyau en amont et 8 fois le diamètre nominal du tuyau en aval de la face de l’orifice

Le coefficient de refoulement – cd – varie considérablement avec les changements Un coefficient de décharge cd = 0,60 peut être pris en standard, mais la valeur varie sensiblement à de faibles valeurs du nombre de Reynolds.

la récupération de pression est limitée pour une plaque à orifice et la perte de pression permanente dépend principalement du rapport de surface., Pour un rapport de surface de 0,5, la perte de charge est d’environ 70 à 75% du différentiel d’orifice.

  • Le compteur à orifice est recommandé pour les liquides propres et sales et certains services de lisier.
  • la portée est de 4 à 1
  • la perte de pression est moyenne
  • La précision typique est de 2 à 4% de la pleine échelle
  • Le diamètre amont requis est de 10 à 30
  • l’effet de viscosité est élevé
  • Le coût relatif est faible

exemple – débit Tuyau en acier SCH 40 de 4″ avec diamètre intérieur D1 = 102 mm., Le rapport de diamètre peut être calculé à

d = (50 mm)/(102 mm)

= 0,49

D’après le tableau ci-dessus, le coefficient de décharge peut être estimé à environ 0,6 pour une large plage du nombre de Reynolds.

Si le fluide est de l’eau de densité 1000 kg/m3 et que la différence de pression sur l’orifice est de 20 kPa (20000 Pa, N/m2) – le débit massique à travers le tuyau peut être calculé à partir de (5) comme

m = 0,6 (π / 4) (0,05 m)2 (1000 kg/m3) 1/2

= 7,7 kg/s

calculateur d’orifice

le calculateur d’orifice est basé sur EQ., 5 et peut être utilisé pour calculer le débit massique à travers un orifice.

cd – coefficient de débit

D2 – diamètre de l’orifice (m)

D1 – diamètre du tuyau (m)

p1 – pression en amont (Pa)

p2 – pression en aval (Pa)

ρ – densité du fluide (kg/m3)

Charge de la Calculatrice!

valeurs typiques de kV D’Orifice

  • Société Américaine des ingénieurs mécaniques (ASME). 2001. Mesure du débit de fluide à l’aide de compteurs à orifice de précision à petit alésage. ASME MFC-14M-2001.
  • Organisation Internationale des normes (ISO 5167-1: 2003)., Mesure du débit de fluide au moyen de dispositifs de pression différentielle, Partie 1: plaques D’Orifice, buses et tubes de Venturi insérés dans des conduits de section circulaire pleins. Numéro de référence: ISO 5167-1: 2003.
  • Organisation Internationale de normalisation (ISO 5167-1) Amendement 1. 1998. Mesure du débit de fluide au moyen de dispositifs de pression différentielle, Partie 1: plaques D’Orifice, buses et tubes de Venturi insérés dans des conduits de section circulaire pleins. Numéro de référence: ISO 5167-1: 1991 / Amd.1er:1998 E).
  • Société Américaine des ingénieurs en mécanique (ASME). B16.,36 – 1996-Brides D’Orifice

le Venturi-mètre

dans le venturi-mètre, le fluide est accéléré à travers un cône convergent d’angle 15-20o et la différence de pression entre le côté amont du cône et le col est mesurée et fournit un signal pour le débit.

le fluide ralentit dans un cône avec un angle plus petit (5 – 7o) où la majeure partie de l’énergie cinétique est convertie en énergie de pression. En raison du cône et de la réduction progressive de la zone, il n’y a pas de « Vena Contracta ». La zone d’écoulement est au minimum à la gorge.,
la haute pression et la récupération d’énergie rendent le venturi mètre approprié où seulement de petites têtes de pression sont disponibles.

un coefficient de décharge cd = 0,975 peut être indiqué en standard, mais la valeur varie sensiblement à de faibles valeurs du nombre de Reynolds.

la récupération de pression est bien meilleure pour le venturi-mètre que pour la plaque d’orifice.

  • Le tube venturi convient aux liquides propres, sales et visqueux et à certains services de boue.,
  • la portée est de 4 à 1
  • la perte de pression est faible
  • La précision typique est de 1% de la gamme complète
  • Longueur de tuyau en amont requise de 5 à 20 diamètres
  • L’effet de viscosité est élevé
  • Le coût relatif Est moyen
  • Organisation Internationale des normes – ISO 5167-1:2003 mesure du débit de fluide au moyen de dispositifs différentiels de pression, Partie 1: plaques d’orifice, buses et tubes de venturi insérés dans des conduits de section circulaire fonctionnant à plein régime. Numéro de référence: ISO 5167-1: 2003.,
  • la Société Américaine des Ingénieurs en Mécanique ASME FED 01-Jan-1971. Fluid Meters Their Theory and Application-Sixth Edition

la buse

Les buses utilisées pour déterminer le débit du fluide à travers les tuyaux peuvent être de trois types différents:

  • La Buse ISA 1932 – développée en 1932 par L’organisation internationale de normalisation ou ISO. La buse ISA 1932 est commune en dehors des États-Unis.
  • La Buse à rayon long est une variante de la buse ISA 1932.,
  • La Buse venturi est un hybride ayant une section convergente similaire à la buse ISA 1932 et une section divergente similaire à un débitmètre à tube venturi.
  • La Buse d’écoulement est recommandée pour les liquides propres et sales
  • la portée est de 4 à 1
  • la perte de pression relative est moyenne
  • La précision typique est de 1 à 2% de la gamme complète
  • La longueur de tuyau en amont requise est de 10 à 30 Société des ingénieurs en mécanique ASME Fed 01-jan-1971., Liquide de Mètres de Leur Théorie Et Applications de la Sixième Édition
  • l’Organisation Internationale de normalisation ISO 5167-1:2003 Mesure de débit des fluides au moyen de la pression différentielle appareils, Partie 1: plaques à Orifice, des buses et des tubes de Venturi inséré dans la section transversale circulaire conduits complet. Numéro de référence: ISO 5167-1: 2003.

exemple – débit de kérosène à travers un Venturi – mètre

la différence de pression dp = p1-p2 entre l’amont et l’aval est de 100 kPa (1 105 N / m2). La densité du kérosène est de 0,82.

Le diamètre amont est 0.,La densité du kérosène peut être calculée comme suit:

ρ = 0,82 (1000 kg/m3)

= 820 (kg/m3)

  • densité, poids spécifique et poids spécifique gravité-une introduction et une définition de la densité, du poids spécifique et de la gravité spécifique. Des formules avec des exemples.

en Amont et en aval de la zone peut être calculé comme:

A1 = π ((0,1 m)/2)2

= 0.00785 (m2)

A2 = π ((0,06 m)/2)2

= 0.,002826 (m2)

débit Théorique peut être calculé à partir de (3):

q = A2 1/2

q = (0.002826 m2) 1/2

= 0.047 (m3/s)

Pour une différence de pression de 1 kPa (0,01×105 N/m2) – le débit théorique peut être calculée:

q = (0.002826 m2) 1/2

= 0.0047 (m3/s)

Le débit massique peut être calculé comme:

m = q ρ

= (0.0047 m3/s) (820 kg/m3)

= 3.,85 (kg/s)

débit et variation de la différence de pression

Remarque! – Le débit varie avec la racine carrée de la différence de pression.

Dans l’exemple ci-dessus:

  • une augmentation de dix fois dans le débit nécessite un centuple augmentation de la différence de pression!,

Transmetteurs et système de contrôle

La Relation non linéaire a un impact sur la plage de fonctionnement des transmetteurs de pression et exige que les transmetteurs de pression électroniques aient la capacité de linéariser le signal avant de le transmettre au système de contrôle.

précision

en raison de la non linéarité, le taux de baisse est limité. La précision augmente fortement dans la partie inférieure de la plage de fonctionnement.,

  • En savoir plus sur les débitmètres en tant qu’Orifices, Venturimètres et buses
  • mécanique des fluides
  • L’équation de Bernoulli
  • L’équation de continuité
  • rapport de retournement et dispositifs de mesure du débit – une introduction au rapport de retournement et à la précision de la mesure du débit.