Analyse d'application du débitmètre massique à la mesure diphasique gaz-liquide

Analyse d'application du débitmètre massique dans la mesure diphasique gaz-liquide Avec le développement de la société, la vie quotidienne est de plus en plus largement utilisée dans la mesure des fluides, en particulier dans l'industrie, de plus en plus de besoins de production pour détecter et contrôler les paramètres physiques des fluides (y compris les gaz et les liquides, etc.). Cet article analyse les méthodes de mesure du débit de plusieurs fluides courants et expose le principe de base et l'application du débitmètre massique Coriolis. 1 Méthodes courantes de mesure des fluides 1.1 Méthodes de mesure du débit de gaz Il existe de nombreux types de gaz dont le débit doit être mesuré, et les instruments de mesure et les compteurs sont également très différents. Prenons l'exemple de la mesure du débit de gaz naturel : À l'heure actuelle, la mesure du commerce international du gaz naturel est divisée en trois types : la mesure volumétrique, la mesure de masse et la mesure d'énergie. La mesure de masse et la mesure d'énergie sont toutes deux utilisées dans les pays industrialisés, tandis que mon pays utilise actuellement principalement la mesure volumétrique. 1.2 Méthode de mesure du débit de liquide Les liquides courants comprennent l'eau, le pétrole, le gaz liquéfié, etc. La mesure du débit d'eau n'est pas difficile. La plupart des débitmètres, fonctionnant selon différents principes, peuvent mesurer la capacité de l'eau, mais leur bon fonctionnement n'est pas garanti si l'on en installe un seul. En effet, la pureté de l'eau et les conditions de travail des fluides étant différentes, la plage de mesure du débit sera très variable. Le pétrole ayant une certaine viscosité, les instruments de mesure sélectionnés pour les produits pétroliers de viscosités différentes sont différents. Le pétrole brut, le pétrole lourd et le pétrole résiduel sont souvent chauffés à une température plus élevée pour faciliter leur transport. Le fluide contient des impuretés solides et doit être filtré avant la mesure. Français Le gaz liquéfié est un liquide avec une pression de vapeur saturée élevée, et le problème de vaporisation doit être pris en compte lors de la mesure, de sorte que les débitmètres utilisés sont également relativement spéciaux, tels que les débitmètres vortex, les débitmètres à turbine , les débitmètres volumétriques, les débitmètres massiques à effet Coriolis, etc. 1.3 Méthode de mesure du fluide multiphasique gaz-liquide Mesure du débit du fluide diphasique gaz-liquide D'après les informations du fabricant, il existe plusieurs instruments qui peuvent être utilisés pour mesurer le débit de fluide diphasique avec une faible concentration en phases discrètes, et il en existe également certains dans des applications pratiques. Il existe quelques exemples d'application réussie, mais les débitmètres actuellement utilisés sont tous évalués pour leurs performances de mesure dans l'état d'écoulement monophasique, et il n'existe pas de norme d'évaluation pour les modifications du système lorsque des débitmètres étalonnés en écoulement monophasique sont utilisés pour mesurer l'écoulement diphasique. Par conséquent, l'ampleur de l'erreur qu'une telle application entraînera n'est pas très claire, seulement quelques données sporadiques et quelques analyses qualitatives. Français Les instruments de mesure de débit diphasique gaz-liquide couramment utilisés comprennent : le débitmètre électromagnétique, le débitmètre massique Coriolis, le débitmètre à ultrasons, etc. 1.4 Principe de mesure du débitmètre massique Coriolis 1.4.1 Formation de la force de Coriolis La force de Coriolis est générée par l'accélération de Coriolis. Cette accélération a été découverte par l'ingénieur français Coriolis alors qu'il étudiait la théorie mécanique des turbines hydrauliques. La force de Coriolis est une description du décalage du mouvement linéaire du point de masse dans le système en rotation dû à l'inertie par rapport au mouvement linéaire généré par le système en rotation. La force de Coriolis provient de l'inertie du mouvement de l'objet. La particule se déplaçant en ligne droite dans le système en rotation a tendance à continuer de se déplacer le long de la direction d'origine du mouvement en raison de l'inertie, mais comme le système lui-même est en rotation, après une période de mouvement, la position de la particule dans le système va changer. Changer, et la direction de sa tendance de mouvement d'origine, si on la regarde du point de vue du système en rotation, va dévier dans une certaine mesure. Lorsqu'un point de masse se déplace en ligne droite par rapport au système inertiel, sa trajectoire est une ligne courbe par rapport au système en rotation. Sur la base du système en rotation, nous pensons qu'il existe une force qui entraîne la trajectoire de la particule pour former une courbe, et cette force est la force de Coriolis. La formule de calcul de la force de Coriolis est : où F est la force de Coriolis ; m est la masse de la particule ; Vr est la vitesse de mouvement (vecteur) de la particule par rapport au système de référence stationnaire ; ω est la vitesse angulaire (vecteur) du système en rotation ; × indique le signe du produit extérieur de deux vecteurs. 1.4.2 Principe du débitmètre coudé En principe, lorsque le milieu mesuré traverse le tube de mesure vibrant, la force de Coriolis peut être directement utilisée pour la mesure du débit massique. Les tubes de mesure sont souvent en forme de U comme illustré. Le tube est soutenu par un support rigide et vibre le long de l'axe AA' via l'excitateur E, formant un système de référence rotatif le long de cet axe. Si une petite goutte de fluide est observée dans la section d'entrée, sa masse élémentaire s'écoule par l'extrémité fixe. Cette masse élémentaire se déplace sur une trajectoire en arc de cercle à mesure que le rayon du tube augmente. Lorsque le coude se déplace vers le haut, une force de Coriolis descendante se forme. Simultanément, en observant l'état de la section de sortie, la masse élémentaire s'écoule vers l'extrémité fixe. Une force de Coriolis ascendante est également générée. Du fait de la configuration symétrique, la force de Coriolis présente la même intensité mais un signe différent des deux côtés. Lorsque le fluide s'écoule, sous l'action du moment, le tube de mesure produit un mouvement de torsion supplémentaire selon l'axe BB'. Des capteurs S1 et S2 sont installés respectivement à l'entrée et à la sortie pour détecter le déplacement de la conduite selon les axes AA' et BB'. Le temps de signalement du passage à zéro correspond à la déformation détectée du tube, proportionnelle au débit massique traversant le tube.

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