Les débitmètres mesurent le débit selon le principe de mesure CTA

Loi de King et débitmètres avec capteur CTA

En tant que directeur général de M+W Instruments GmbH, j’explique et je donne souvent des formations sur le principe de mesure par passage intégral direct (en ligne) utilisé pour notre série de débitmètres MASS-STREAM. M+W Instruments est une filiale à part entière de Bronkhorst. Sur notre site de production à Leonhardsbuch, en Allemagne, nous fabriquons les instruments de la gamme de produits MASS-STREAM™ de Bronkhorst.

Cette série de débitmètres massiques mesure le débit dans le canal principal selon le principe de l’anémométrie à température constante (CTA). Dans cet article, j’essaie de partager un peu de mes connaissances sur ce principe de mesure.

Loi de King et compteurs CTA

Le principe de fonctionnement de ces débitmètres et régulateurs de débit en ligne est basé sur la loi de King. La loi de King peut être attribuée à L.V. King, qui a publié en 1914 sa célèbre Loi de King, décrivant mathématiquement le transfert de chaleur dans les flux. Il a utilisé un fil chauffé immergé dans un fluide pour mesurer la vitesse de transfert de masse en un point du flux.

Cette vidéo montre le principe de fonctionnement du régulateur de débit massique thermique MASS-STREAM

Cela peut être décrit par la formule suivante :

P = P₀ + C · Φmⁿ
P: Puissance de chauffe
P₀: Compensation de la puissance de chauffe à débit nul
C: Constante (fonction de l’appareil)
Φ^m: Débit massique

n : chiffre sans dimension (type 0,5)

Pont de Wheatstone et débitmètres CTA

Selon la loi de King, plus la vitesse du gaz à travers les sondes est grande, plus l’effet de refroidissement est important. L’électronique est réalisée avec un pont de Wheatstone, qui est un circuit électrique utilisé pour mesurer une résistance électrique inconnue en équilibrant deux branches d’un circuit en pont, dont une branche comprend la composante inconnue. Son fonctionnement est similaire à celui du potentiomètre de référence.

Les deux sondes du capteur CTA agissent comme deux branches du pont de Wheatstone. Ainsi, la sonde chauffante est refroidie par le débit massique du fluide et sa résistance électrique est diminuée. Pour maintenir la différence de température constante entre les 2 sondes, la puissance électrique doit être augmentée.

Pont de Wheatstone

Le capteur CTA vise à maintenir constante cette différence de température (delta-T) entre les deux sondes. La puissance de chauffe nécessaire pour maintenir cette delta-T à un niveau constant est corrélée au débit massique gaz et peut donc être calibrée avec le débit massique du gaz. Le débit massique réel est calculé en mesurant la puissance variable requise pour maintenir cette différence de température constante quand le gaz passe à travers le capteur.

Quelles sont les applications des débitmètres massiques en ligne ?

Comme je l’ai mentionné auparavant, le capteur CTA mesure le débit en ligne. Cela signifie qu’aucun by-pass n’est nécessaire, ce qui rend ces débitmètres massiques moins sensibles à l’humidité et à la contamination. De plus, la perte de charge est négligeable. Cela fait de ces instruments des solutions idéales pour les applications suivantes :

Une loi physique, un pont et une mesure de débit massique en ligne

Loi de King et compteurs CTA

Pont de Wheatstone et débitmètres CTA

Quelles sont les applications des débitmètres massiques en ligne ?

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