Le principe de Coriolis dans les débitmètres massiques : principes de base, applications et avantages
Le principe de Coriolis a trait au mouvement - c’est pourquoi nous l’illustrerons par un exemple de mouvement : Imaginez que vous êtes assis sur un manège qui tourne et que vous voulez lancer une balle à une personne à l’intérieur du manège. Si vous lui lancez la balle en ligne droite, elle n’arrivera pas. S’y ajoute : de votre point de vue, la balle semble être déviée par une force invisible. Cela s’explique par la force de Coriolis. Cet exemple nous montre que l’effet de Coriolis est une question de perception : En dehors du système en rotation, ce qui, dans notre exemple, est à l’extérieur du carrousel, la balle a une trajectoire en ligne droite. De votre point de vue de lanceur, elle est déviée et décrit une courbe.
Sur Terre aussi, la force de Coriolis joue un rôle important
Le principe de Coriolis existe également sur la Terre, car elle est en rotation et représente ainsi également un système en rotation. Bien que nous ne ressentions pas cette rotation, l’effet de Coriolis est néanmoins créé, et il a une grande influence sur notre environnement : la force de Coriolis est ainsi responsable, par exemple, des phénomènes météorologiques tels que les tornades, influe sur les courants marins ou le champ magnétique de notre planète.
Saviez-vous également, que la force de Coriolis influe sur le sens de rotation des tornades ? Dans l’hémisphère Nord, elles tournent vers la droite, au Sud de l’Équateur, vers la gauche.
Mais qu’est exactement la force de Coriolis ? Et quel est le rapport avec la mesure de débit des masses ?
Les fondamentaux du principe de Coriolis
Qu’est l’effet de Coriolis et d’où vient-il ?
Lorsqu’un corps se déplace le long de l’axe de rotation à partir d’un système rotatif, la force de Coriolis agit en plus de la force centrifuge. Cependant, cela ne se produit que du point de vue de l’observateur qui se trouve à l’intérieur du système en mouvement. Vu de l’extérieur, l’objet se déplacerait toujours en ligne droite.
La loi de l’inertie
La loi de l’inertie selon Newton stipule qu’un objet restera dans le même état si aucune force extérieure n’agit sur lui. Cela signifie que le corps se trouve soit dans un état de repos, soit dans un mouvement uniforme et rectiligne, à moins qu’il ne soit forcé de changer d’état ou de sens de mouvement par des forces extérieures.
La force de Coriolis
Physiquement parlant, la force de Coriolis est l’une des forces d’inertie qui peuvent être perçues en plus de la force centrifuge lorsque l’objet se déplace le long de l’axe de rotation. Pour les observateurs, l’objet paraît être en accélération continue. La force de Coriolis a été nommée d’après le scientifique français Gaspard Gustave de Coriolis, qui l’a étudiée et analysée mathématiquement en 1835.
Le principe de mesure de débit Coriolis
Le principe de Coriolis peut également être mis en œuvre pour la mesure de débit. À cet effet, un tube est mis en oscillation. Celui-ci représente le système de rotation mentionné précédemment. L’axe de la rondelle correspond à la suspension du tube.
Ce principe de mesure existe en différentes variantes :
- avec un tube
- avec deux tubes parallèles
- avec des tubes droits
- avec des tubes coudés
Dans l’exemple, deux tubes sont disposés l’un à côté de l’autre et fixés aux deux extrémités (entrée et sortie). Ces tubes sont agités par une impulsion et ainsi mis en oscillation. Sans écoulement, les deux tubes oscillent symétriquement entre l’entrée et la sortie : le signal enregistré à l’entrée est en phase avec le signal au niveau de la sortie. Cela signifie qu’il n’y a pas de décalage de phase entre eux.
Plus de fluide = décalage de phase plus important
Un écoulement modifie la masse des tubes, ce qui crée un décalage de phase entre les deux signaux. Notez que : plus la quantité de fluide qui s’écoule est importante, plus le décalage de phase est grand. Ce dernier est proportionnel au débit massique du fluide s’écoulant à travers les tubes.
Autre paramètre : Variation de la fréquence propre
Le principe de mesure de Coriolis étant indépendant des paramètres thermodynamiques et ne mesurant que la masse pure, il peut être appliqué à tout fluide, qu’il soit liquide ou gazeux. Il est également possible, outre le décalage de phase, de mesurer la variation de la fréquence propre. Celle-ci est proportionnelle à la densité du fluide qui s’écoule et offre ainsi un paramètre supplémentaire pouvant être défini. Il est donc possible de déterminer l’écoulement actuel.
Pourquoi et à quel effet le débit est-il mesuré ?
Le débit permet de mesurer exactement les volumes et masses, par exemple pour les additifs. Ceci forme la base d’un déroulement optimal du processus.
De plus, le débit peut servir de fonction de contrôle pour les directives d’hygiène en vigueur : le fluide de nettoyage doit s’écouler à travers la tuyauterie à une vitesse définie pour pouvoir éliminer de manière optimale le biofilm.
Où est-ce que le principe de Coriolis est appliqué ?
Généralement, ce principe de mesure peut être utilisé pour mesurer les liquides, gaz et la vapeur. Selon le fluide, différents tubes sont utilisés.
Alcool Produits nettoyants et solvants Vinaigre Solutions de fruits Huiles et carburants Bière, lait
vapeur d’eau
gaz liquide (LPG) méthane
La technologie de Coriolis peut être mise en œuvre indépendamment des propriétés du fluide, c’est-à-dire conductivité, densité, viscosité, etc. ne jouent ici aucun rôle : presque tous les fluides peuvent être mesurés. Le principe de Coriolis peut même être mis en œuvre en présence de températures ou de pressions élevées, ainsi que dans les zones explosibles.
Quels sont les avantages offerts par les débitmètres massiques et régulateurs de débit massiques Coriolis en matière de dosage ?
Les débitmètres massiques Coriolis ont la particularité de permettre une mesure directe du flux massique.
✓ Ils permettent une précision de mesure élevée, même pour des mesures de faible débit
✓ Système de mesure universel pour la masse et la densité
indépendamment de :
- la conductivité (mesure également lorsque les liquides sont à faible conductivité, tel que l’eau désionisée)
- Densité du fluide mesuré
✓ Principe de mesure à variables multiples, mesurant simultanément :
- le débit massique
- la densité
✓ Le liquide est seulement en contact avec le tube
✓ Aucune pièce mobile n’est montée
Comme vous pouvez le constater, le principe de Coriolis est extraordinaire. Mais quels sont les avantages pour vous ? Les débitmètres massiques et régulateurs de débit massique qui exploitent ce principe vous permettent un dosage exact, sûr et rapide. Vous optimisez ainsi vos processus de dosage pour chaque fluide et produit de votre choix. Avec les solutions suivantes, vous pouvez profiter de ces avantages. En savoir plus sur l'utilisation des débitmètres massiques et des régulateurs de Coriolis pour doser les plus petites quantités de liquide.
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