Comme pour les gaz, le principe de mesure à passage direct est utilisé pour mesurer le débit massique de liquide. Dans le cas de cette « mesure directe », également connue sous le nom de « mesure en ligne », on distingue deux principes de mesure : Anémométrie à Température Constante (CTA) et Anémométrie à Puissance Constante (CPA). Comme la mesure s'effectue en « détectant » le débit dans le flux principal de liquide, ces principes n'ont pas de capteur en by-pass.
Principe d'un capteur de débit massique pour liquides
Comment fonctionne un capteur de débit massique thermique pour les liquides ?
Un capteur de débit massique thermique utilise les propriétés thermiques des liquides pour mesurer leur débit massique. À cette fin, comme le montre la figure 1, de la chaleur est transférée dans le liquide en circulation par un élément chauffant, et un capteur (de température) mesure la quantité de chaleur absorbée par le liquide. Dans le cas des débitmètres massiques thermiques pour liquides, l’élément chauffant et le capteur sont solidaires d'un tube en acier inoxydable, sans pièces mobiles ni obstructions à l'intérieur du tube.
Principe de l'Anémométrie à Température Constante (CTA) pour les liquides
Pour le principe CTA, l’ensemble élément chauffant/sonde de température est placé autour du tube et une différence de température constante (ΔT) est créée. Plus en détails, le premier élément agit en tant que capteur de température et le second élément (en aval) agit comme une sonde de chauffe, tel qu'illustré sur la Figure 2. L’élément chauffant est chauffé jusqu'à atteindre une certaine différence de température constante (ΔT) par rapport à la température moyenne. Le débit massique réel se calcule en mesurant la puissance variable nécessaire pour maintenir cette différence de température constante lorsque le liquide traverse le capteur.
Figure A : capteur de débit de liquide pour le principe de mesure CTA
Figure B : capteur de débit de liquide pour le principe de mesure CPA
Principe de l'Anémométrie à Puissance Constante (CPA) pour les liquides
Le principe CPA est similaire à certains égards au principe CTA. Cependant, dans ce cas, les deux éléments sont utilisés à la fois comme chauffage et comme capteur de température, comme le montre la Figure 3. Les deux éléments reçoivent une quantité égale de puissance constante et la différence de température (ΔT) qui se crée entre eux permet de mesurer le débit massique du liquide.
Régulateurs de débit massique pour liquides
Pour réguler le débit de liquide, il est possible d'intégrer une vanne de régulation embarquée sur le débitmètre pour liquides (régulateur de débit pour liquides) ou d'installer une vanne de régulation externe connectée à l’instrument. Les vannes de régulation de Bronkhorst pour les débits de liquide disposent d'une purge permettant de libérer d’éventuelles bulles d’air lors de la mise en service. La boucle de régulation fait partie intégrante de la carte électronique des débitmètres massiques thermiques pour liquides de Bronkhorst.
Débitmètres massiques thermiques de Bronkhorst pour les liquides
Les débitmètres (et les régulateurs) massiques thermiques LIQUI-FLOW, les appareils LIQUI-FLOW version industrielle pour une utilisation dans des environnements industriels, ou les appareils µ-FLOW pour des débits ultra-faibles de la gamme Bronkhorst sont des débitmètres massiques pour liquides avec un capteur en ligne robuste à passage droit.
Les modèles L10/L20 de la série LIQUI-FLOW utilisent par exemple le principe CTA. Grâce aux avantages de ce capteur unique, le fluide est chauffé à une température maximale de 5 °C. Ce modèle convient donc parfaitement aux fluides à faible point d'ébullition.
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