Influence de l'élément de résistance sur la précision de la mesure du débit

Résumé : Les informations sur l'influence des résistances sur la précision de la mesure du débit sont fournies par d'excellents fabricants de débitmètres . 1. Dans les procédés industriels, les coudes sont souvent utilisés pour modifier la direction ou la hauteur, ce qui constitue la résistance la plus courante sur les canalisations. Qu'il s'agisse d'un écoulement turbulent ou d'un écoulement libre (à partir de l'atmosphère), l'écoulement traversant le coude devient plus complexe et la distribution de la vitesse d'écoulement reste inchangée. De plus en plus de fabricants de débitmètres proposent des modèles et des devis. N'hésitez pas à nous contacter. Vous trouverez ci-dessous les détails de l'article sur l'influence des résistances sur la précision de la mesure du débit. 1. Dans les procédés industriels, les coudes sont souvent utilisés pour modifier la direction ou la hauteur, ce qui constitue la résistance la plus courante sur les canalisations. Qu'il s'agisse d'un écoulement turbulent ou d'un écoulement libre, après avoir traversé le coude (à partir de l'atmosphère), l'écoulement devient plus complexe, la distribution des vitesses d'écoulement n'est plus symétrique par rapport à l'axe et s'accompagne de tourbillons (comme dans les tubes carrés et l'écoulement secondaire), ce qui affecte la précision de la mesure du débit. Cela dépend principalement du rayon de courbure du coude et de l'importance du débit. Lorsque le fluide s'écoule dans le coude, la force centrifuge se produit : la pression sur la paroi extérieure augmente et la vitesse d'écoulement diminue ; la pression sur la paroi intérieure diminue et la vitesse d'écoulement augmente. Lorsque le fluide s'écoule du coude vers le tuyau droit, l'effet d'écoulement est inverse : la vitesse extérieure augmente et la vitesse intérieure diminue. Parallèlement, en raison de l'inertie de l'écoulement du fluide, une zone tourbillonnaire plus grande est générée à l'intérieur et une zone tourbillonnaire plus petite à l'extérieur (comme illustré à la figure 1). Lorsque le rayon de courbure du coude diminue ou que le diamètre du tuyau augmente, l'effet de séparation est renforcé. À 1/3 du coude, l'écoulement s'intensifie et se détériore, mais sous l'action de la viscosité du fluide, le vortex s'affaiblit progressivement et la distribution des vitesses d'écoulement tend à s'équilibrer. À l'équilibre, l'écoulement s'améliore après environ 10D. Par conséquent, il est déconseillé d'installer un débitmètre à moins de 10D derrière un seul coude. Combinaison de plusieurs coudes : Dans ce cas, l'écoulement turbulent est pleinement développé avant un seul coude, ce qui est rare sur les sites industriels. La présence de plusieurs coudes ou d'une combinaison de coudes et d'autres éléments de résistance est fréquente ; de ce fait, quelques essais à tête unique sont loin de résoudre le problème d'une turbulence insuffisamment développée. Cette combinaison complexe augmente la force de l'écoulement secondaire, du vortex et de la force centrifuge, ce qui aggrave l'écoulement et rend l'amélioration plus difficile à obtenir pour un tuyau plus large (D > 400 mm). Selon les estimations des experts, la longueur d'un tuyau droit doit être au moins supérieure à 20D, faute de quoi la précision sera difficile à atteindre. L'augmentation de la distance entre les coudes peut affaiblir l'influence mutuelle. Les experts recommandent que la distance entre les deux coudes ne soit pas inférieure à 5D. 2. Pour modifier le diamètre d'une conduite de procédé, on utilise généralement un tube de réduction, principalement deux types de tubes : les tubes dilatables et les tubes rétractables. Ces tubes ont longtemps eu le même effet sur le champ d'écoulement (comme l'American APIANSI 1991-1999). Cependant, l'auteur estime qu'une gestion appropriée du rétrécissement des tubes permet non seulement de ne pas endommager le champ d'écoulement, mais aussi d'éliminer les tourbillons et d'améliorer ce dernier. Les deux situations suivantes sont abordées : un tube brusque, c'est-à-dire une variation de diamètre sans transition, se dilatant brusquement (comme la figure 2), ou un rétrécissement brusque, générant des tourbillons et détruisant le champ d'écoulement. Plus la variation de diamètre du tube est importante, plus les dommages sont importants. Tube à gradient : le premier est un tube à expansion progressive. Le fluide qui le traverse convertit l'énergie cinétique en énergie potentielle. L'angle d'expansion ne dépasse pas 10°. Cette transition est progressivement stable, sans séparation ni perte de charge importante, comme dans la section d'expansion d'un tube Venturi. Cependant, une section d'expansion aussi longue est souvent déconseillée, surtout lorsque le diamètre du tube est important. Un angle de rétrécissement atteignant 60° permet d'éviter toute séparation (comme à l'entrée d'un tube Venturi) et d'éliminer les vortex afin d'améliorer le champ d'écoulement. De nombreux fabricants l'ont reconnu et l'utilisent comme redresseur économique et performant, comme le Venturi vortex. On trouve notamment des débitmètres Street, Albert, American Colotron, etc. Selon les données, l'influence de ce dernier sur la précision du débitmètre est environ 20 fois supérieure à celle du premier. 3. Les vannes sont généralement utilisées dans l'industrie de transformation pour modifier le débit. Elles se présentent sous diverses formes et constituent un élément de résistance complexe qui non seulement crée des tourbillons dans l'écoulement, mais dégrade également la distribution des vitesses d'écoulement (voir figure 3). De nombreuses vannes ne sont pas complètement ouvertes en fonctionnement, et plus l'ouverture est petite, plus la dégradation du champ d'écoulement est importante. De plus, lors du contrôle du fluide, la vanne est souvent utilisée comme réducteur de pression, ce qui entraîne une perte de charge du fluide, des chutes de pression brutales et facilite la formation de cavités, augmentant ainsi les erreurs et les risques de défaillance du débitmètre. Compte tenu de ces raisons, lors de la configuration du procédé, la vanne doit être placée autant que possible en aval du débitmètre ; si elle doit être placée en amont, le débitmètre doit être à au moins 5D de la vanne et la longueur de la conduite droite doit être supérieure à 5D. La vanne est placée en dérivation de la conduite, et un clapet à bille ou un clapet-navette moins perturbateur est installé en amont de la conduite principale où est installé le débitmètre. Il est particulièrement rappelé aux professionnels de bien vouloir ajuster la position relative entre le débitmètre et la vanne, sinon cela entraînera des erreurs de mesure intolérables.

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