Gn Flow Meter est l'un des principaux fabricants d'instruments de mesure et de contrôle microfluidiques.
Débit des vortex à gaz: principes, applications et avantages
2. Principe de fonctionnement
Les débitmètres à vortex de gaz fonctionnent selon le phénomène de décollement tourbillonnaire , découvert par Theodore von Kármán. Lorsqu'un fluide (gaz ou liquide) s'écoule devant un corps non stabilisé (un objet stationnaire sur son trajet), des tourbillons se détachent alternativement de chaque côté du corps. La fréquence de ces tourbillons est directement proportionnelle à la vitesse d'écoulement.
Les principaux composants d'un débitmètre à vortex de gaz comprennent :
- Corps Bluff : Objet non profilé qui perturbe l'écoulement, créant des tourbillons.
- Capteur de vortex : détecte la fréquence de détachement des vortex (souvent à l'aide de capteurs piézoélectriques ou à ultrasons).
- Transmetteur de débit : convertit la fréquence du vortex en un signal de débit (par exemple, 4-20 mA, HART ou communication numérique).
La relation entre la fréquence du vortex ( f ) et la vitesse d'écoulement ( v ) est donnée par :
où:
- St = nombre de Strouhal (une constante sans dimension pour le corps émoussé)
- d = Diamètre du corps émoussé
3. Principales caractéristiques des débitmètres à vortex de gaz
- Large plage de mesure : convient aux débits faibles à élevés.
- Haute précision : généralement ±1 % de la lecture (selon le modèle et l'étalonnage).
- Faible perte de charge : résistance minimale au débit, réduisant la consommation d'énergie.
- Aucune pièce mobile : réduit l'usure et les besoins d'entretien.
- Large plage de température et de pression : peut gérer des gaz à haute température et haute pression.
- Options de communication numérique : prend en charge HART, Modbus, Profibus et d'autres protocoles pour la surveillance à distance.
4. Applications des débitmètres à vortex de gaz
Les débitmètres à vortex de gaz sont utilisés dans diverses industries, notamment :
- Mesure du gaz naturel : pour le transfert de garde et la surveillance des pipelines.
- Alimentation en gaz industriel : mesure de l'air, de l'azote, de l'oxygène et d'autres gaz de procédé.
- Mesure du débit de vapeur : dans les centrales électriques et les systèmes de chauffage.
- Industries chimiques et pétrochimiques : Pour la surveillance du débit de gaz dans les réacteurs et les pipelines.
- CVC & Gestion du bâtiment : Mesure des débits de gaz de ventilation et de climatisation.
5. Avantages des débitmètres à vortex de gaz
✔ Haute précision et répétabilité – Fournit des mesures fiables même dans des conditions difficiles.
✔ Faible entretien – Aucune pièce mobile signifie une usure réduite.
✔ Large rapport de réduction – Peut mesurer des débits très faibles à très élevés.
✔ Résistance aux produits chimiques et à la corrosion – Disponible dans des matériaux tels que l’acier inoxydable, l’Hastelloy et les revêtements en PTFE.
✔ Installation et étalonnage faciles – Peut être installé dans des canalisations existantes avec des modifications minimales.
6. Limitations et considérations
⚠ Nécessite une vitesse d’écoulement minimale – En dessous d’un certain débit, le décollement tourbillonnaire peut ne pas se produire de manière fiable.
⚠ Sensible aux vibrations de la tuyauterie – Les vibrations externes peuvent interférer avec la détection des vortex (bien que les modèles modernes disposent d'une compensation des vibrations).
⚠ Pas idéal pour les fluides très visqueux – Convient mieux aux gaz et aux liquides à faible viscosité.
⚠ Effets de la température et de la pression – Nécessite une compensation pour des mesures précises dans des conditions variables.
7. Comparaison avec d'autres débitmètres
| Fonctionnalité | Débitmètre à vortex de gaz | Débitmètre à turbine | Débitmètre Coriolis | Débitmètre à ultrasons |
|---|---|---|---|---|
| Précision | Élevé (±1%) | Moyen (±0,5-1%) | Très élevé (± 0,1 %) | Élevé (± 0,5-1 %) |
| Entretien | Faible (pas de pièces mobiles) | Moyen (pièces mobiles) | Faible (pas de pièces mobiles) | Faible (pas de pièces mobiles) |
| Adéquation du gaz | Excellent | Limité | Limité | Excellent |
| Coût | Modéré | Faible | Haut | Modéré à élevé |
8. Conclusion
Les débitmètres à vortex pour gaz constituent une solution robuste et fiable pour la mesure du débit de gaz dans les applications industrielles. Leur grande précision, leur faible maintenance et leur capacité à supporter des conditions difficiles en font un choix privilégié pour la surveillance du débit de gaz naturel, de gaz industriels et de vapeur. Malgré certaines limitations (comme leur sensibilité aux vibrations), les progrès technologiques ont permis de les atténuer, ce qui en fait une option polyvalente et économique pour les besoins modernes de mesure de débit.
