Mètre d’orifice : Définition, Construction, Travail, Expérience, Dérivation, Formule, Avantages, Application [Notes et PDF]

L’indicateur d’orifice est un sujet de machines à fluides et c’est un dispositif utilisé pour mesurer le débit ou la vitesse moyenne du fluide (liquide ou gaz) qui s’écoule dans un tuyau.

Ici, la plaque d’orifice est utilisée pour la restriction dans le sens de l’écoulement du fluide. Par conséquent, le processus de restriction que nous avons également appelé Plaque d’orifice. L’effet de restriction entraîne des pertes de charge du fluide en circulation.

La chute de pression est associée à la vitesse d’écoulement du fluide ou à la vitesse moyenne du fluide.

Voyons maintenant la définition,

Définition du débitmètre à orifice:

Le débitmètre à orifice ou la plaque peut être définie comme le dispositif utilisé en mécanique des fluides et dans les machines pour mesurer le débit du fluide en circulation ou, en d’autres termes, la vitesse moyenne. Le compteur d’orifice ou plaque fonctionne sur le principe du théorème de Bernoulli et c’est-à-dire que la somme de toute l’énergie en un point est égale à la somme de toute l’énergie au point 2.

Types de compteurs d’orifice ou de plaques:

Il existe 4 types différents comprenant une plaque d’orifice excentrique, conique, à arête vive, Segmentaire et en Quadrant.

Plaque à orifice excentrique:

Il est utilisé pour mesurer les fluides qui transportent une petite quantité de ou de gaz avec de petites quantités de solides liquides et non abrasifs. Il a une ouverture ronde (alésage) tangente à la paroi intérieure du tuyau.

Plaque à orifice conique:

La plaque à orifice à bord conique est utile pour les nombres de Reynolds inférieurs. Il présente un biseau de 45° orienté vers l’amont dans le flux d’écoulement.

Plaque d’orifice segmentaire:

La plaque segmentaire est également utilisée pour mesurer des fluides liquides ou des gaz transportant des impuretés non abrasives telles que des boues légères ou des gaz exceptionnellement sales.

Plaque d’orifice en quadrant:

Cet orifice est utilisé pour les fluides à haute viscosité.

Passe maintenant à la construction,

Construction ou Pièces de débitmètre à orifice:

Le débitmètre à orifice se compose des quatre parties suivantes:

1. Aspiration d’entrée
2. Plaque d’orifice
3. Conditionneur de débit et
4. Section de sortie

Section d’entrée:

Le nom section d’entrée signifie que le fluide entrera dans le débitmètre à orifice par la section d’entrée.

Plaque D’Orifice:

La plaque d’orifice est située entre l’entrée et la sortie et la plaque est utilisée pour générer une perte de charge qui permettra le débit. La construction de la plaque d’orifice: C’est une taille mince ayant un trou à partir duquel l’eau passera.

Conditionneur de débit:

Le conditionneur de débit est utilisé pour augmenter le débit linéaire dans la section d’entrée du tube du compteur. Le conditionneur de débit est installé près de la section d’entrée du tube du compteur.

Section de sortie:

Maintenant, ici dans la section de sortie, la pression du fluide est évacuée et déterminée.

Principe de fonctionnement du débitmètre à orifice:

Le fonctionnement du débitmètre à orifice est basé sur le principe de l’équation de Bernoulli.

Comme vous pouvez le voir sur le schéma, il y a un tuyau dans lequel le fluide passe d’un côté à l’autre qui est une entrée à la sortie. Le manomètre est ci-joint pour mesurer les différences de pression entre deux points.

Maintenant, nous plaçons une plaque d’orifice de taille mince et comportant un petit trou entre les deux à travers lequel le fluide passera. Maintenant, lorsque les augmentations de la vitesse, la diminution de la pression et c’est l’inverse.

La place de la plaque d’orifice dans le tuyau ne détermine que le débit ou l’évacuation en ce point uniquement. La décharge peut être calculée par la formule et cela sera expliqué dans la section dérivation.

Coefficient hydraulique de mètre d’orifice :

Il y a quatre coefficients hydrauliques de mètre d’orifice et ceux sont:

1. Coefficient de Contraction
2. Coefficient de Vitesse
3. Coefficient de Résistance
4. Coefficient de Décharge

Coefficient de contraction:

Le coefficient de contraction peut être défini comme le rapport de l’aire du jet à la veine contractée à l’aire de l’Orifice.

Coefficient de vitesse:

Le coefficient de décharge peut être défini comme la relation entre la vitesse réelle du jet à la veine contractée et la vitesse théorique du jet.

Coefficient de Résistance:

Le coefficient de résistance peut être défini comme le rapport de perte de charge dans l’orifice à la charge d’eau disponible à la sortie de l’orifice.

Coefficient de décharge:

Le coefficient de décharge peut être défini comme le rapport entre Qact (décharge réelle) et Qthe (décharge théorique).

Maintenant notre sujet principal dérivation,

Dérivation ou expérience de compteur d’orifice:

Comme vous pouvez le voir sur le diagramme,

d1 = Diamètre de section d’entrée

P1 = Pression de section d’entrée

v1 = Vitesse de section d’entrée du fluide

A1 = Surface de section d’entrée

d2 = Diamètre de section de sortie

P2 = Pression de section de sortie

v2 = Vitesse de section de sortie du fluide

A2 = Surface de la section de sortie

Cd = Coefficient de décharge

Il existe certaines hypothèses pour dériver la décharge du débitmètre à orifice et c’est

1. Le liquide doit être idéal
2. Irritation de l’écoulement du liquide. stable et continue
3. La surface interne doit être sans frottement

Therom de Bernoulli: Dans un idéal qui est un fluide incompressible, la somme de toute l’énergie de pression, de l’énergie cinétique et de l’énergie potentielle est égale dans la section 1 sera la même que dans la section 2

Maintenant, en appliquant l’équation de Bernoulli dans ce point 1 et 2:

Ici h est la tête différentielle.

Et A0 est l’aire de l’orifice et Cc est le coefficient de contraction. Cc = A2/A0

Maintenant l’équation de continuité qui est A1v1 = A2v2

De ce fait, la décharge est,

Si Cd est le coefficient de décharge pour le compteur d’orifice, alors,

Maintenant, l’équation ci-dessus, nous utiliserons la valeur Cc dans la décharge Q, nous obtiendrons donc la valeur de décharge est,

Ici, la valeur Cd sera faible par rapport à la valeur Cd du Venturimètre.

Formule du compteur d’orifice:

À partir de la formule ci-dessous, vous pouvez facilement calculer la décharge réelle du compteur d’orifice.

Spécification du compteur d’orifice:

La spécification du compteur d’orifice ou de la plaque est:

• La longueur de l’Orifice peut être de 10 mm à 800 mm.
• Le diamètre de la plaque d’orifice peut être 0,5 fois le diamètre du tuyau bien qu’il puisse varier de 0,4 à 0,8 fois.
• Température de fonctionnement jusqu’à 800 degrés Celsius.
• La pression de fonctionnement peut atteindre 400 bars.

Avantages du compteur d’orifice:

Les avantages suivants du compteur d’orifice sont:

• Le compteur à orifice est très bon marché par rapport à d’autres débitmètres comme le compteur venturi, etc.
• La possibilité de direction peut être verticale, horizontale et inclinée.
• L’espace requis pour l’installation est moindre.
• Il est généralement assez fin pour s’insérer entre un tuyau existant.
• Le coût de maintenance est faible.
• Il offre très moins de perte de charge.
• La construction et la conception de ce débitmètre à orifice sont très simples.
• Il est capable de déterminer une large gamme de débits dont les principaux avantages.

Inconvénients du compteur d’orifice:

Les inconvénients suivants du compteur d’orifice sont:

• En raison des limitations de la longueur de la veine contractée, la pression minimale pour lire le flux est parfois difficile.
• Dans le Venturi-mètre, la pression en aval peut être récupérée. Mais dans le compteur d’orifices, la pression en aval ne peut pas être récupérée dans les compteurs d’orifices.
• Il nécessite une seule phase de liquide.
• La précision de l’orifice peut être affectée par la viscosité, la densité et la pression du fluide.
• Il nécessite un tuyau droit pour une bonne précision et précision.
• La perte de charge globale de 40% à 90% de la pression différentielle.
• Le coefficient de décharge obtenu est faible.

Application du débitmètre à orifice:

L’application principale de l’orificemeter est utilisée à plusieurs endroits pour mesurer les débits tels que les usines de traitement de l’eau, le gaz Naturel, les produits pétrochimiques, les usines de Filtration du pétrole et les raffineries.