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Pourquoi le choix de la tuyauterie est-il important pour les débitmètres massiques thermiques ?

4 août 2020 Allard Overmeen
Le choix de la tuyauterie

Dans le cadre de mon travail en tant qu’ingénieur support client sur site chez Bronkhorst, j’ai vu beaucoup d’installations sur le terrain et je reçois souvent des questions concernant l’influence de la longueur des tuyaux sur les performances d’un débitmètre massique.

Dans l’article d'aujourd'hui, je vais essayer d'expliquer pourquoi le choix de la tuyauterie est essentiel pour obtenir des performances optimales sur votre installation équipée de débitmètres ou de régulateurs de débit massique thermique et quelles en sont les conséquences sur :

  • la dérive de la mesure du débitmètre massique thermique
  • le gel de la tuyauterie par le refroidissement excessif du gaz

Dérive de la mesure du débitmètre massique thermique

La dérive des mesures peut être causée par une longueur de tuyau trop courte après détente parce que la longueur de tuyau est un paramètre pour conditionner la température du gaz. Pour des performances optimales, nous vous conseillons d'éviter des fluctuations de température excessives lors de la mise en service et du fonctionnement autant que possible, en particulier dans un procédé avec des débitmètres et des régulateurs de débit massique thermique. Si vous utilisez des débitmètres massiques qui fonctionnent selon le principe de Coriolis, les fluctuations de température n'ont aucune influence sur les données de mesure, car le principe des mesures est basé sur les mesures de masse réelle du flux.

Tuyauterie utilisée pour les régulateurs de débit massique thermique EL-FLOW Select
Tuyauterie utilisée pour les régulateurs de débit massique thermique EL-FLOW Select

Dans le cas d'une vitesse élevée du débit de gaz, la température du gaz peut changer très rapidement. D'une manière générale, on peut dire que plus le débit est élevé, plus les fluctuations de température du gaz peuvent être importantes. Cela peut interférer avec la température de vos instruments : comme la température d'un gaz baissera beaucoup plus vite que la température de l'instrument même, cela peut provoquer une dérive de la mesure des instruments massiques thermiques.

Par conséquent, pour des performances optimales d'un débitmètre massique thermique, la température du gaz doit être égale à la température de l'instrument. Choisir la longueur de tuyau appropriée peut vous aider ici. Si les tuyaux sont suffisamment longs, le gaz peut revenir progressivement à température ambiante. Cela vous aidera à minimiser l'écart de température et améliorera la fiabilité de la mesure de débit.

Tuyauteries gelées

Les tuyauteries gelées sont un autre effet que je rencontre sur le terrain. Comment les tuyaux gèlent-ils ? Quand un gaz refroidi circule à grande vitesse dans la tuyauterie, la température de cette tuyauterie diminue, en particulier lorsque des restrictions dans la tuyauterie sont utilisées et qu’elles accélèrent encore la vitesse telles qu’un détendeur, ou un rétrécissement de diamètre de tuyauterie ou l'utilisation de vannes. La conséquence du refroidissement sur la tuyauterie est la condensation de l'humidité ambiante qui peut givrer à la surface si la température descend sous zéro degré.

Vos tuyaux peuvent geler à l'extérieur, mais cela peut également se produire à l’intérieur du tuyau lorsque le gaz contient de l'humidité. Dans ce cas, vous pouvez éviter le gel en utilisant un système de traitement de gaz équipé d’un sécheur frigorifique pour sécher le gaz dans les réseaux de gaz, pour vous assurer que le gaz qui est utilisé dans le procédé est sec et éviter le givrage.

La longueur de la tuyauterie dans la pratique

Je parle de « trop court » et « d'assez long ». Mais qu'est-ce que cela veut dire, assez long ? Généralement, nous conseillons d'utiliser une longueur de tuyau de minimum :

  • 10x le diamètre du tuyau, à l'entrée de l'instrument
  • 4x le diamètre du tuyau, à la sortie de l'instrument
Pour des débits de gaz entre 100-1500 l/min, il est courant d'utiliser un tuyau de 12mm ou ½”, et l'on conseille un diamètre de tuyau plus grand pour les débits de gaz > 1500 l/min.
 

La longueur de la tuyauterie dans la pratique

Dans quels procédés peut-on observer une dérive de mesure et des tuyauteries givrées ?

Les deux effets discutés ici sont très fréquents dans tous les types de procédés avec des débits de gaz élevés (> 500 l/min), tels que :

  • La technique de dépôt en phase vapeur assisté par plasma, utilisée pour enduire les pales de rotor de turbine d'un revêtement pour améliorer leur résistance aux températures élevées.
  • L’injection de gaz dans les hauts fourneaux, pour faire de l'acier inoxydable à partir d'acier classique.
  • La carbonatation des boissons.

Gamme de débitmètres et régulateurs de débit Bronkhorst
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