Capteur de débit massique thermique pour les gaz - principe de mesure en ligne

Comment fonctionne un capteur de débit massique thermique pour les gaz ?

Un capteur de débit massique thermique utilise les propriétés thermiques des gaz pour mesurer le débit massique. À cette fin, de la chaleur est introduite dans le gaz en circulation et le capteur (de température) mesure la quantité de chaleur absorbée par le gaz.

La méthode conventionnelle pour mesurer avec précision de faibles débits de gaz consiste à utiliser un débitmètre massique avec le principe de by-pass. Si l'on cherche un moyen de mesurer un faible débit de gaz ainsi que des liquides, moins sensible à l'humidité et aux pollutions, le principe de mesure en ligne est préférable.

principe de mesure Constant Temperature Anemometry

Principe de fonctionnement du CTA (Constant Temperature Anemometry)

Ce principe de mesure en ligne utilise l'anémométrie à température constante (CTA), que l’on appelle aussi « mesure directe du débit ». Et, comme son nom l'indique, « en ligne » signifie qu'il n'y a pas de dérivation.

Le capteur de débit de gaz à anémométrie à température constante ou CTA se compose de deux sondes en acier inoxydable (« tiges métalliques ») qui sont positionnées en ligne dans le flux principal du gaz. Le gaz traverse ce canal et il est en contact avec ces sondes. La première sonde est un élément chauffant et la seconde est une sonde de température. Une différence de température constante (delta-T ou ΔT) se crée entre les sondes.

Quel que soit le débit massique réel, le CTA vise à maintenir ce différentiel de température (ΔT) entre les deux sondes de manière constante. L'énergie nécessaire pour maintenir cette différence de température constante est proportionnelle au débit massique du gaz et constitue donc une mesure du débit massique réel. Ce facteur de proportionnalité dépend des propriétés thermiques du gaz, principalement de sa conductivité thermique mais aussi sa chaleur spécifique et sa viscosité dynamique.

Plus le débit massique de gaz est élevé, plus il faut d'énergie pour maintenir le ΔT choisi. Le débit massique réel se calcule en mesurant la puissance variable nécessaire pour maintenir cette différence de température constante lorsque le gaz traverse le capteur.

Ce principe remonte à plus d'un siècle, lorsque le physicien canadien et inventeur de l'anémomètre à fil chaud, Louis Vessot King, a formulé la loi qui porte son nom (loi de King) et qui décrit la perte de chaleur d'un fil chaud due à l'écoulement de la masse d'un gaz ou d'un liquide.

Parmi les différentes techniques de mesure du débit, on utilise la mesure du débit massique thermique basée sur le principe de l'anémométrie à température constante (CTA) pour les gaz et les liquides. Les débitmètres massiques basés sur le principe CTA couvrent une large gamme d'applications de mesure et de contrôle dans presque tous les secteurs industriels.

Débitmètres massiques thermiques en ligne Bronkhorst pour gaz

Les régulateurs de débit avec ce type de capteur en ligne et un canal d'écoulement droit tels que les appareils MASS-STREAM ou MASS-VIEW sont particulièrement robustes et conviennent pour des gaz humides ou lorsqu'une précision moindre, mais une répétabilité et une robustesse élevées sont requises. Sans passage étroit susceptible d'être obstrué par des particules, ces instruments sont compatibles avec des gaz chargés.

Où sont utilisés ces régulateurs et débitmètres massiques « en ligne » ?

Aération dans la pisciculture - Un distributeur norvégien a aidé un client avec des régulateurs de débit massique MASS-STREAM pour faciliter l'oxygénation des saumons dans des cages d'élevage ouvertes grâce à une solution d'aération contenant des régulateurs de débit d'air automatisés et télécommandés.- En savoir plus.
Étalonnage des échantillonneurs d'air - La surveillance microbiologique de l'air à l'intérieur des isolateurs qui travaillent dans des conditions propres et stériles pour des préparations pharmaceutiques nécessite un étalonnage régulier des débits d'air. Les débitmètres massiques MASS-STREAM de Bronkhorst sont utilisés à cette fin. En savoir plus.
Filtration membranaire - Les débitmètres massiques thermiques MASS-STREAM peuvent être utilisés pour mesurer avec précision les débits de CO2 gazeux pour le contrôle du pH en vue de la reminéralisation dans une usine de dessalement à membrane à osmose inverse. En savoir plus.
Brassage de la bière - Un régulateur de débit massique MASS-STREAM de Bronkhorst est utilisé pour doser avec précision la quantité d'oxygène gazeux souhaitée dans les cuves de brassage de la bière pour la reproduction des cellules de levure. En savoir plus.