Débitmètre À Plaque À Orifice [PDF]

Zitiervorschau

18/11/2019

Débitmètre à plaque à orifice

Débitmètre à plaque à orifice Un fluide s'écoulant au travers d'un orifice de restriction voit sa pression chuter d'une valeur proportionnelle au carré du débit. Ce phénomène est mis à profit pour mesurer un débit. Si les caractéristiques du fluide et de l'orifice sont parfaitement connus, la perte de pression mesurée de part et d'autre de l'orifice permet d'en déduire le débit du fluide. C'est la très classique mesure de débit par plaque à orifice. Le liquide est progressivement accéléré au voisinage de la restriction. Sa vitesse atteint son maximum en aval de la restriction, puis revient progressivement à sa valeur normale plus loin en aval. Des zones de turbulence avec formation de tourbillons se produisent en amont et surtout en aval de la restriction. Parallèlement à l'augmentation de vitesse, la pression diminue localement en accord avec la relation de Bernoulli, puis augmente progressivement lorsque la vitesse retrouve sa valeur normale. Les frottements occasionnés par cette accélération génèrent une perte de pression permanente, de valeur nettement plus faible que la variation de pression observée au voisinage de la restriction. La mesure de débit utilise la variation de pression dûe à l'accélération au voisinage de la restriction. Celle-ci dépend de la distance entre les prises de mesure et la plaque. Trois types de mesures sont normalisés: mesure au droit de la plaque (0/0) mesure à D en amont et D/2 en aval (D: diamètre de la tuyauterie) mesure à 1 pouce (25,4mm) en amont et 1 pouce en aval (25/25) La feuille de calcul ProcesssCalc considère ce dernier type. Les détails de construction de cet organe de mesure sont détaillées dans de nombreuses normes dont, pour la France la NF ISO E5167.

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Equations utilisées Le débit passant au travers de l'orifice est relié à la perte de pression mesurée par une relation faisant appel à un coefficient de décharge du fluide.

Débit massique au travers d'un orifice: avec: -C: coefficient de décharge - ε : coefficient de détente du gaz (=1 pour un liquide) - β = d/D - d : diamètre de l'orifice (m) - D : diamètre de la tuyauterie (m) - ΔP : différence de pression (Pa) - ρ : masse volumique du fluide en amont (kg/m3)

Le coefficient de décharge peut être Equations pour le coefficient de décharge: obtenu par l'équation de Stolz ou celle de Equation de Stolz Reader-Harris-Gallagher. Cette dernière a été adoptée pour l'édition 2003 de la norme ISO E5167.

Equation de Reader-Harris/Gallagher

avec: - C : coefficient de décharge - β = d/D - d : diamètre de l'orifice (m) - D : diamètre de la tuyauterie (m) - L1=l1/D ( 0,0254/D pour les prises à la bride) - L'2=l'2/D ( 0,0254/D pour les prises à la bride) - l1 : distance de la prise de pression amont à la face de la plaque - l'2 : distance de la prise de pression aval à la face de la plaque - ReD: Reynolds calculé dans la tuyauterie - µ : viscosité dynamique du fluide (Pa.sec) processs.free.fr/Pages/VersionClassique.php?page=8219

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Le coefficient de détente du gaz est donné par l'équation empirique:

Coefficient de détente d'un gaz:

Pour P2/P1>0,75 avec: γ : Cp/Cv du gaz P1 : Pression amont du gaz

La perte de charge par frottement occasionnée par l'orifice est:

Perte de charge par frottement: avec: -C:

coefficient de décharge - β = d/D - g : accélération dûe à la pesanteur (m/sec²) - d : diamètre de l'orifice (m) - D : diamètre de la tuyauterie (m) - ΔH : différence de pression (Pa) - U : vitesse du fluide dans la tuyauterie (m/sec)

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Types de plaques à orifice Principales caractéristiques arrête vive La plus utilisée Liquide, gaz ou vapeur sèche propres (monophasiques) de faible viscosité ReD à partir de 5000 (régime turbulent) D de 25 à 1000mm d/D de 0,1 à 0,75 Peut être équipé d'un trou de drainage/évent pour les gaz pouvant former des condensats ou les liquides pouvant dégazer. Prises de pression: 25/25, 0/0 ou D D/2

bidirectionnelle Pour mesurer dans les deux sens Liquide, gaz ou vapeur sèche propres (monophasiques) de faible viscosité ReD à partir de 5000 (régime turbulent)

Quart de cercle Fluides propres visqueux et/ou à faible vitesse Fluides de faible densité Pour des ReD faibles à partir de 250 et