0105-4ACh1. Débitmètre massique à effet thermique

Note culturelle :

Dans les moteurs thermiques, une combustion efficace nécessite un équilibre entre 3 éléments à savoir :

  • La masse d’air
  • Le carburant
  • La stœchiométrique

Si le volume d’air est trop important, le moteur fonctionnera en sous régime, ce qui se traduira par des symptômes tels que la réduction de puissance à l’accélération et le retour des flammes lors des phases de décélération.

A l’autre extrême, s’il y a trop peu d’air, le mélange sera riche en carburant et cela se traduira par une faible économie de carburant et une augmentation des émissions de monoxyde et de dioxyde de carbone (CO ; CO2).

En réalité, l’équilibre requis pour une combustion optimale variera aussi en fonction de l’utilisation du moteur :

  • Les équipes de sports motorisés par exemple, qui ont besoin d’accélération et de réponse rapide pour obtenir un avantage concurrentiel, ajusteront souvent leur mélange air/carburant de manière à privilégier les performances du moteur.
  • De même, dans un monde plus soucieux de l’environnement, les constructeurs de véhicules choisiront un mélange légèrement faible en carburant, améliorant ainsi la consommation.

Dans les deux cas ci-dessus, il est essentiel de connaître avec précision la masse d’air qui traverse une section donnée pendant une durée très brève (ie : le débit massique). C’est à ce moment que les débitmètres massiques thermiques entrent en action (voir figure ci-dessous).

Fig.: Débitmètre massique à effet thermique

Leur sonde est composée de 2 éléments en platine. Le circuit électronique du débitmètre régule un différentiel de température constant entre ces deux éléments. Le débit de gaz entrainant un transfert de calories, la puissance envoyée dans l’élément chauffant est ajustée pour maintenir la DeltaT constante. Celle-ci est directement proportionnelle au débit massique passant dans la sonde. L’un de ses gros avantages est qu’il ne nécessite pas une compensation supplémentaire en température et en pression. Dans cet exercice, on supposera l’écoulement monophasique et on fera l’hypothèse du régime stationnaire ainsi, le vecteur courant sera un flux conservatif. Cette propriété est équivalente à la conservation du débit massique sur toute une section d’un tube de courant.

Considérons maintenant un débit d’air de 12 NL.min-1, dans une canalisation de diamètre 10 mm (faire l’hypothèse que l’air est un gaz parfait). On mesure par ailleurs une température de 80°C dans cette canalisation et une pression relative de 100 mbar.

1-) A partir de la donnée de l’énoncé obtenue dans les conditions normales de température et de pression, déterminer le débit massique. On supposera connue la densité de l’air dans les conditions CNTP.

2-) Calculer alors la vitesse débitante dans la canalisation en condition opérationnelle.

Un commentaire sur « 0105-4ACh1. Débitmètre massique à effet thermique »

Votre commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l’aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion /  Changer )

Photo Google

Vous commentez à l’aide de votre compte Google. Déconnexion /  Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l’aide de votre compte Twitter. Déconnexion /  Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l’aide de votre compte Facebook. Déconnexion /  Changer )

Connexion à %s