Qu’est-ce qu’un débitmètre à pression différentielle ?
Un débitmètre à pression différentielle est un débitmètre qui mesure le débit en utilisant la différence de pression générée par le fluide lorsqu’il passe dans un conduit.
Le débit est calculé en mesurant la différence de pression générée lorsque le fluide passe à travers une structure contraignante (par exemple, une plaque d’orifice) fixée sur la voie d’écoulement du fluide. Cette structure contraignante modifie la vitesse du fluide et fournit des informations à partir desquelles le débit peut être estimé.
Ils sont disponibles à un coût relativement faible par rapport à d’autres débitmètres courants. Ils conviennent donc aux projets et aux utilisations dont le budget est limité. Leur construction simple les rend durables et ils peuvent résister à des températures élevées et à des environnements à haute pression, en particulier lorsqu’ils sont fabriqués en métal. Cependant, ils présentent souvent une perte de charge élevée.
Ils ont aussi souvent une plage de mesure restreinte et peuvent ne pas fournir des mesures précises pour des débits excessifs ou sous-estimés. Il est donc important de choisir le type approprié en fonction de l’usage prévu. La mesure est effectuée à l’aide de membranes, d’orifices, du théorème de Bernoulli, etc. Ce débitmètre se caractérise par son faible coût et sa large gamme d’applications. De plus, il ne nécessite pas d’étalonnage du débit réel.
Utilisations des débitmètres à pression différentielle
Les débitmètres à pression différentielle peuvent détecter des gaz, des liquides et des vapeurs et se caractérisent par leur faible coût. Ils se caractérisent par leur faible coût. Un autre avantage est qu’ils sont simples à construire et faciles à entretenir. En raison de ces avantages, ils sont utilisés dans les situations suivantes :
1. Les mesures environnementales
Les débitmètres à pression différentielle jouent un rôle important dans la surveillance de l’environnement. Par exemple, ils sont souvent utilisés pour mesurer les débits de gaz d’échappement dans les fours industriels. Comme ces gaz ont souvent des débits importants dans des conduits de grand diamètre, des débitmètres à pression différentielle peu coûteux sont utilisés.
2. Les centrales électriques
Dans les centrales hydroélectriques, il est important de mesurer avec précision le débit de l’eau. Les débitmètres à pression différentielle sont alors utilisés pour le mesurer. Cela permet d’optimiser l’efficacité de la production d’énergie et de garantir le bon fonctionnement des centrales.
Les débitmètres à pression différentielle sont également souvent utilisés dans les chaudières à vapeur et les turbines des centrales thermiques. Ils y sont utilisés pour surveiller la production de vapeur et contrôler l’alimentation des turbines.
3. Les installations de loisirs
Les installations de loisirs telles que les sources d’eau chaude et les bains publics utilisent souvent la vapeur pour le chauffage. Les débitmètres à pression différentielle sont parfois utilisés pour y détecter le débit de vapeur. Le contrôle de ce débit contribue à réduire la consommation de combustible de la chaudière et à optimiser le fonctionnement de l’installation.
Principe des débitmètres à pression différentielle
Le principe de mesure des débitmètres à pression différentielle s’explique par le théorème de Bernoulli. Ils mesurent le débit à travers un orifice ou une autre structure contraignante dans la tuyauterie. Le fluide qui traverse la structure contraignante augmente sa vitesse et diminue sa pression en même temps. La pression différentielle est alors mesurée par des capteurs de pression installés en amont et en aval de la structure.
La valeur de la pression différentielle est étroitement liée à la vitesse du fluide, de sorte qu’il est possible d’estimer le débit de celui-ci. Typiquement, la valeur de la pression différentielle est proportionnelle à la racine carrée du débit. En utilisant les caractéristiques du débitmètre à pression différentielle et les coefficients de réglage, le débit réel du fluide peut être calculé à partir de cette pression différentielle.
Un tuyau droit relativement long doit être installé devant l’orifice, car le débit devant celui-ci doit être stable lors de la mesure. Une longueur de tuyau droit de 5 à 10 fois le diamètre de celui-ci est nécessaire.
Types de débitmètres à pression différentielle
Il existe différents types de débitmètres à pression différentielle. En voici quelques exemples :
1. Le débitmètre à plaque à orifice
Les débitmètres à plaque à orifice sont des débitmètres à pression différentielle qui utilisent une plaque à trous circulaires ou ovales pour mesurer le débit d’un fluide. Cette plaque est appelée “plaque à orifice”. La différence de pression créée lorsque le fluide traverse la plaque à orifice est mesurée pour estimer le débit.
Sa structure est simple et il est souvent utilisé à un coût relativement faible. Il sert largement à contrôler l’utilisation de la vapeur et mesurer les quantités de gaz d’échappement.
2. Le débitmètre à venturi
Les débitmètres à venturi sont des débitmètres tubulaires à pression différentielle avec une contrainte conique. Lorsque le fluide traverse le débitmètre, la vitesse augmente et la pression diminue en même temps. La mesure de la différence de pression permet d’estimer ainsi le débit.
Ils ont une grande précision de mesure et conviennent pour mesurer le débit sur une large plage.
3. Le débitmètre à tube de pitot
Un tube de pitot est un dispositif tubulaire auquel est fixée une sonde conique. Les changements de vitesse du fluide créent une différence de pression à l’extrémité de celui-ci.
En mesurant la différence de pression à l’extrémité du débitmètre à tube de pitot, la vitesse et le débit du fluide peuvent être estimés. Il est largement utilisé pour mesurer les débits, en particulier de gaz.