Méthode de différence de temps – principe de fonctionnement du débitmètre à ultrasons
Technologie de mesure du débit de gaz par ultrasons-de-temps de vol, qui constitue un élément clé de laPrincipe de fonctionnement du débitmètre à ultrasons, calcule la vitesse moyenne axiale Vz le long du plan formé par le canal sonore et l'axe en mesurant la différence de temps nécessaire aux ondes ultrasonores pour se propager dans les directions aval et amont d'un milieu gazeux.
Le temps nécessaire aux ondes ultrasonores pour se propager dans les directions aval et amont est différent. Le temps aval et le temps d'inversion sont :
Sans tenir compte de l'influence de l'environnement interne de la canalisation sur la vitesse du son, l'équation de la vitesse d'écoulement moyenne sur la zone -est :
Vs=L / (2cosφ) · (tU - tD) / (tD · tU) (2.4)
En mesurant le temps de transit des ondes ultrasonores en aval tD et le temps de transit des ondes ultrasonores en amont tU, la différence de temps entre les temps de transit des ondes ultrasonores en amont et en aval peut être calculée :
Δt=tU - tD (2,5)
À l'aide de la méthode du-temps de transit, la vitesse d'écoulement moyenne-sur une zone le long d'un trajet acoustique peut être mesurée. Sur la base de la distribution de vitesse des différents chemins acoustiques, les algorithmes correspondants peuvent être utilisés pour calculer la vitesse d'écoulement moyenne sur toute la section transversale-. Cette vitesse d'écoulement est également appelée vitesse d'écoulement moyenne en vrac V.
En mesurant la différence de temps entre les temps de transit des ondes ultrasonores en amont et en aval et en calculant la vitesse d'écoulement moyenne (vitesse globale) V du fluide à l'intérieur du tuyau, cette méthode de mesure du débit est appelée méthode de mesure du débit ultrasonique à temps de transit-. Les débitmètres qui utilisent la méthode de mesure du débit par ultrasons à temps de transit-pour mesurer le débit volumétrique du fluide à l'intérieur des tuyaux sont appelés débitmètres à ultrasons à temps de transit-.
La relation entre la vitesse d'écoulement moyenne sur le trajet mesurée par le débitmètre à ultrasons à temps de transit et la vitesse d'écoulement moyenne en vrac à l'intérieur du tuyau est la suivante :
K = V / Vs (2,6)
Où K est appelé facteur de correction de vitesse. Le facteur de correction de vitesse est dérivé d'un modèle mathématique de profil de distribution de vitesse via la section de mesure du débitmètre.
Sur la base des conditions d'écoulement du gaz à l'intérieur du tuyau, le facteur de correction de vitesse peut être dérivé. À partir des équations (2.4) et (2.6), la vitesse moyenne du flux de gaz en vrac à l'intérieur du tuyau peut être obtenue :
V = KV (2,7)
Conversion en débit volumétrique via l'équation (2.7) :
qv=AV (2.8)
Où A est la-section transversale du tuyau.
Après compensation de pression et de température du débit volumétrique, le débit massique peut être obtenu :
qm=ρ0 · (P / P0) · (T0 / T) · (1 / Z) · qv (2.9)
Où Z est le facteur de compressibilité du gaz ; P0 et P sont les paramètres de pression respectivement dans des conditions standard et dans des conditions réelles ; T0 et T sont les valeurs de température respectivement dans des conditions standard et dans des conditions réelles ; ρ0 est la densité du milieu gazeux dans des conditions standard.
Après avoir obtenu la vitesse d'écoulement, le débit à travers un tuyau d'un certain diamètre sur une période de temps donnée peut être calculé. Le débit F à travers la canalisation en 1 heure est :
F=(3,6 × 10³ × π × V × D²) / 4=3.6 × 10³ × π × D³ × (1/tD - 1/tU) × 1/sin(2φ) (2.10)
