Mesureurs de débit de masse

Métre de débit thermique de masse pour gaz: principe de fonctionnement et applications

1Principe de fonctionnement

Les débitmètres thermiques fonctionnent sur la base des principes de transfert de chaleur, mesurant le débit de gaz en détectant l'effet de refroidissement du flux de gaz sur un capteur chauffé.

Métode différentielle de température constante (CTD)

Deux capteurs de température (RTD ou thermistors) sont utilisés:

Sensor chauffé: maintenu à une température fixe au-dessus du flux de gaz.

Capteur de référence: mesure la température du gaz.

La puissance requise pour maintenir la différence de température est proportionnelle au débit de masse.

Méthode de puissance constante

Une quantité fixe de chaleur est appliquée au capteur.

La différence de température entre le capteur chauffé et le flux de gaz est mesurée, ce qui correspond au débit de masse.

L'équation fondamentale régissant la mesure du débit thermique est:

Q = frac{P}{c_p cdot Delta T}

Q: Débit de masse (kg/s)

P: puissance de chauffage (W)

c_p: capacité thermique spécifique du gaz (J/kg·K)

ΔT: différence de température entre les capteurs (K)

Étant donné que les débitmètres thermiques mesurent directement le débit de masse, ils ne nécessitent pas de compensation séparée de pression ou de température.

2Caractéristiques et avantages essentiels

✅ Mesure directe du débit de masse ️ Pas besoin d'une compensation PT supplémentaire.

✅ Pas de pièces mobiles ️ Faible entretien, haute fiabilité.

✅ Large ratio de dérapage (jusqu'à 100:1) ️ Convient pour des débits faibles et élevés.

✅ Temps de réaction rapide ️ Idéal pour le contrôle dynamique du débit.

✅ Faible chute de pression ️ Économe en énergie pour les applications au gaz.

Compatible avec la plupart des gaz non corrosifs, y compris l'air, le N2, O2, le CO2, le gaz naturel et le biogaz.

3. Limites

L'étalonnage spécifique du gaz est requis. La précision dépend des propriétés thermiques du gaz (c_p).

Ne convient pas aux gaz sales ou humides Les particules ou l'humidité peuvent affecter les performances du capteur.

 Limité aux applications à basse/moyenne pression  Généralement < 50 bar.

 Sensibilité aux fluctuations de température  Requiert des conditions ambiantes stables.

4. Applications communes

Surveillance de l'air comprimé et du gaz (détection des fuites, analyse de la consommation)

Mesure du biogaz et du gaz naturel

Systèmes de climatisation (régulation du débit d'air)

Industrie des semi-conducteurs et des produits chimiques (surveillance des gaz de procédés)

Épreuves environnementales et d'émissions (mesure du débit de gaz dans la pile)

5. Signals de sortie et installation

Sorties analogiques: 4 à 20 mA, 0 à 10 V pour l'intégration avec les PLC/SCADA.

Communication numérique: Modbus, HART ou PROFIBUS pour les systèmes intelligents.

Directives d'installation:

Évitez les vibrations et les turbulences excessives.

Veiller à ce que les conduites soient droites (5D en amont, 3D en aval pour plus de précision).

Conclusion

Les débitmètres thermiques de masse permettent de mesurer de façon très précise et fiable le débit de masse des gaz sans avoir besoin de corrections de pression ou de température.Ils sont très efficaces pour la fabrication et la fabrication d'appareils électroniques.Les améliorations futures se concentrent sur l'étalonnage multigaz et une durabilité accrue des capteurs pour les environnements difficiles.