TP Mesure de Débit [PDF]

Zitiervorschau

TP : Mesure du débit volumique par des éléments déprimogènes Plus de 40 % des mesures de débit sur les liquides, les gaz et les vapeurs dans l’industrie, sont faites à partir de débitmètres à organe déprimogène : le diaphragme, le tube de Venturi et la tuyère. Leur principe repose sur l’effet de venturi. La pression change avec le changement de la section. La dépression crée entre deux sections permet de mesurer la vitesse de l’écoulement par laquelle on mesure le débit volumique selon la relation : Qv = V.S V : vitesse moyenne du fluide S : section de passage du fluide

1. Tube venturi Objectif de l’essai Le but de cet essai est d’apprendre à faire la mesure de débit volumique à l’aide du tube de venturi

Rappel théorique : Un tube de Venturi est une conduite dont la section varie continûment. Dans la première partie du tube, les sections vont en décroissance (zone convergente) ; dans la seconde partie les sections augmentent (zone divergente). Un tube de Venturi est donc un "convergentdivergent" qui est souvent utilisé pour mesurer un débit par mesure d'une différence de pression. Le principe de l'appareil est basé sur la loi de Bernoulli, valable dans l'approximation de fluide parfait, c'est-à-dire sans viscosité. Le dispositif permet également d'étudier la perte de charge le long du dispositif de mesure qui existe car le fluide est toujours visqueux (fluide réel). Avec α: Coefficient de débit ε : Facteur d’expansion (=1 pour les liquides) S : Section du col du venturi (S3) ΔP : Pression différentielle ρ : Masse volumique

Tube de venturi Caractéristiques du venturi : S1 =338.6mm2 S3 = 84.6 mm2

𝑄𝑣 = 𝛼 ∙ 𝜀 ∙ 𝑆 2

∆𝑃 𝜌

Le coefficient de contraction représente le rapport des sections de mesure du venturi 𝑆3 𝑑2 𝛽= = 2 = 0.25 𝑆1 𝐷 Le coefficient du débit selon la norme DIN 1952 dépend du nombre de Reynolds Re et du rapport des sections de mesure β ainsi α = f(Re, β) = 1 L’eau étant un fluide incompressible, le facteur d’expansion ε est donnée aussi par la norme DIN 1952 ε =1 Résultats de mesure Mesurer les pertes de charge ΔP en faisant varier le débit selon le tableau suivant Objet de mesure : Tube de venturi Température de mesure Débit volumique Qv en l/min 6.5 9 18

Pertes de charge hvtot en mm 70 200 420

Pression différentielle ΔP en mbar 7 20 42

Comparaison des débits mesuré et calculés  Faire une comparaison des débits volumiques calculée et mesurés N°

ρ kg/m3

en

α

ε

ΔP (mbar)

QV mesuré l/min

1 2 3 1

1

 Tracer pertes de charge en fonction du débit calculé et mesuré Conclusion: .................................................................................................

QV calculé l/min

2. Diaphragme Le diaphragme est une plaque circulaire perforée au milieu. Il provoque une importante dépression entre ces deux faces. La chute de pression permet de mesurer le débit volumique.

Diaphragme Rapport des diamètres β =0.42 Le coefficient du débit selon la norme DIN 1952 dépend du nombre de Reynolds Re et du rapport des sections de mesure β ainsi α = f(Re, β) = 0.67 L’eau étant un fluide incompressible, le facteur d’expansion ε est donnée aussi par la norme DIN 1952 ε =1 Le débit volumique est réglé à l’aide de la vanne d’arrêt dans la section de mesure Résultats de mesure Objet de mesure : Tube de venturi Température de mesure Débit volumique Qv en l/min 14.6 21.4 30 38.7

Pertes de charge hvtot en mm 70 150 300 515

Pression différentielle ΔP en mbar 7 15 30 51.5

Comparaison des résultats  Faire une comparaison des débits volumiques calculée et mesurés N°

ρ en kg/m3

1 2 3 4

α

0.67

ε

1

ΔP (mbar)

QV mesuré l/min

QV calculé l/min

Ecart En%

7 15 30 51.5

 Tracer pertes de charge en fonction du débit calculé et mesuré Conclusion :....................................................................................................

3. Tuyère La tuyère est un « diaphragme amélioré », qui épouse la forme de la veine jusque dans sa section contractée. La partie arrondie a généralement un profil en « quart d’ellipse », excepté pour les faibles débits où on utilise un profil en « quart de cercle »

Tuyère Rapport des diamètres β =0.24 Le coefficient du débit selon la norme DIN 1952 dépend du nombre de Reynolds Re et du rapport des sections de mesure β ainsi α = f(Re, β) = 1.00 L’eau étant un fluide incompressible, le facteur d’expansion ε est donnée aussi par la norme DIN 1952 ε =1 Le débit volumique est réglé à l’aide de la vanne d’arrêt dans la section de mesure Résultats de mesure Objet de mesure : Tube de venturi Température de mesure Débit volumique Qv en l/min 11.3 915.8 1823.1 37.5

Pertes de charge hvtot en mm 70 150 300 800

Pression différentielle ΔP en mbar 7 15 30 80

Comparaison des résultats  Faire une comparaison des débits volumiques calculée et mesurés N° 1 2 3 4

ρ en kg/m3

α

1

ε

1

ΔP (mbar)

QV mesuré l/min

QV calculé l/min

7 15 30 80

 Tracer pertes de charge en fonction du débit calculé et mesuré Conclusion :......................................................................................................

Ecart En%