Régulation de débit dans l'imagerie thermique

Régulation de débit dans les applications d’imagerie thermique de champ d’écoulement des fluides

Imagerie thermique en régime d'écoulement chauffé

L’entreprise allemande LaVision développe et fabrique des systèmes modulaires d’imagerie laser pour la caractérisation d'écoulements des fluides réactifs et non réactifs. L’une des techniques optiques utilisées est la fluorescence induite par laser (LIF). Bronkhorst Deutschland Nord, filiale allemande de Bronkhorst, a fourni une solution pour créer un mélange précis d’azote et d’un fluide traceur, composé d’un module évaporateur (VDM) et d’un module d’alimentation en liquide. Il est important de réguler avec précision le débit de gaz, le débit de liquide et la température dans ce procédé.

Consulter la solution Bronkhorst

Qu’est-ce que l’imagerie thermique ?

L’imagerie thermique est une technique utilisée dans différents secteurs de l’industrie tels que l’automobile, l’aéronautique et la production d’énergie pour le développement de process de combustion efficaces et plus propres. Une approche très courante pour caractériser les profils de débit et de température est la thermométrie par fluorescence induite par laser (LIF), qui utilise une substance traceuse telle que l’Anisole (C₇H₈O).

Exigences de l'application

L’un des aspects les plus importants de l’analyse de la température est le mélange précis et reproductible du liquide traceur et du gaz. Le défi consiste à créer des mélanges différents mais cohérents pour des conditions d’essai variables. La régulation précise du débit de gaz, du débit de liquide et de la température est un point clé du procédé.

Caractéristiques importantes

Haute précision et répétabilité à l’aide des instruments EL-PRESS, mini CORI-FLOW et EL-FLOW Select
Compacité et réactivité de l’évaporateur, VDM
Communication numérique avec RS232 ou interface bus de terrain

Solution adoptée

Dans cette technique de fluorescence induite par laser (LIF) à deux couleurs, l’anisole est utilisé comme « colorant » pour rendre le flux thermique interne visible par la caméra. L’Anisole doit être disponible en phase vapeur et la régulation précise du débit de l’Anisole liquide est cruciale.

Système d’alimentation en liquide

Comme la précision du débit d’Anisole liquide est cruciale, Bronkhorst a développé un module d’alimentation en liquide dédié. Ce module d’alimentation en liquide comprend un réservoir équipé d’une pompe permettant d’acheminer le liquide vers l’évaporateur, avec la possibilité d’un retour vers réservoir via un circuit by-pass. Le régulateur de pression électronique permet de maintenir une pression constante à l’entrée du module d’évaporation (VDM) même si la vitesse de la pompe change.

Schéma fluidique

Module d'évaporation VDM

Pour créer un mélange précis de vapeur d’Anisole et d’azote, on utilise un module d’évaporation. De petites quantités d’Anisole liquide (jusqu'à 25 g/h) sont atomisées dans le débit d’azote gazeux du système d’évaporation contrôlée et de mélange (CEM), puis chauffées pour assurer une évaporation totale et éviter un refroidissement en dessous des températures de point de rosée. À la sortie de la vapeur, un gaz de dilution facultatif est ajouté pour réduire davantage la concentration d’Anisole dans le débit de vapeur.
Tous les composants sont assemblés dans un module de vaporisation (VDM) qui contient également l’alimentation électrique, les interfaces de communication et un écran pour la lecture et le contrôle.

Pour adapter le système au procédé des clients, les paramètres PID pertinents des régulateurs de débit peuvent être ajustés via une interface numérique (RS232 ou bus) en utilisant les logiciels Bronkhorst FlowSuite et FlowPlot.

Bronkhorst a assisté LaVision et l’utilisateur final lors de la mise en service sur site.

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Prototype d'un module Evaporateur (VDM) avec un module d'alimentation en liquide

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