Thermomètre à ultrasons à pince

Un thermomètre à ultrasons à pince est un instrument de mesure de la chaleur. Son fonctionnement repose principalement sur le principe de la différence de temps de propagation des ondes ultrasonores dans un fluide. Dans un système d'échange thermique, de l'eau chaude (ou un autre fluide caloporteur) circule dans une canalisation. Le transducteur ultrasonore est installé à l'extérieur de la canalisation (d'où l'appellation « pince extérieure ») ; un transducteur émet le signal ultrasonore et l'autre le reçoit.
Selon le sens d'écoulement du fluide, le temps de propagation de l'onde ultrasonore en amont et en aval varie. La mesure de cette différence de temps, combinée au diamètre intérieur du tuyau, à la vitesse de propagation des ultrasons dans le fluide et à d'autres paramètres, permet de calculer le débit du fluide. Ensuite, à partir du débit, de la différence de température (entre l'entrée et la sortie du fluide chaud), de la capacité thermique massique du fluide et d'autres paramètres, on utilise la formule de calcul de la chaleur (où H est la chaleur, Q le débit massique, C la capacité thermique massique et ΔT la différence de température) pour calculer la chaleur.
avantage
Installation facile : grâce à son système de fixation externe, il n’est pas nécessaire de couper la canalisation et elle ne risque pas de l’endommager lors de la modification du réseau existant pour la mesure de la chaleur. Par exemple, sur certains anciens systèmes de chauffage central, si l’on souhaite ajouter un compteur de chaleur, un compteur de chaleur à ultrasons externe peut être facilement installé sur le tuyau de chauffage.
Haute précision : dans des conditions de fonctionnement optimales, la différence de temps de propagation des ultrasons peut être mesurée avec précision, permettant ainsi de calculer avec exactitude le débit et la chaleur du fluide. Sa précision de mesure répond aux exigences de la plupart des applications industrielles et civiles de mesure de la chaleur.
Faibles coûts de maintenance : aucune pièce n’est en contact direct avec le fluide, ce qui réduit les risques de dommages à l’instrument dus à la corrosion, à l’entartrage et autres problèmes. De plus, en cas de défaillance du capteur externe ou d’autres composants, leur remplacement est relativement simple et ne nécessite aucun démontage complexe de la canalisation ni d’autres opérations délicates.
défaut
Exigences élevées concernant la canalisation : le matériau et l’état de surface de la canalisation influent sur la propagation des ondes ultrasonores. Par exemple, une paroi trop épaisse ou une surface irrégulière et fortement rouillée entraînent une atténuation importante du signal ultrasonore et affectent la précision des mesures.
L'étalonnage est complexe : sa précision de mesure est affectée par de nombreux facteurs, tels que la nature du fluide (densité, viscosité, etc.), la précision dimensionnelle du tuyau, etc. Par conséquent, il y a plus de facteurs à prendre en compte lors des travaux d'étalonnage, et le processus d'étalonnage est relativement complexe, nécessitant un équipement professionnel et du personnel technique qualifié.
Scénario d'application
Système de chauffage central : dans le cadre du chauffage urbain, un compteur de chaleur à ultrasons à pince externe permet de mesurer la consommation de chaleur de chaque logement afin d’établir une facturation équitable. Ce système mesure précisément la chaleur consommée par chaque utilisateur, favorisant ainsi les économies d’énergie et la réduction des émissions.
Procédés d'échange thermique industriels : Dans les secteurs de la chimie, de la pharmacie et autres industries, les procédés d'échange thermique sont nombreux. Les capteurs de chaleur à ultrasons externes permettent de surveiller le transfert de chaleur des équipements d'échange thermique afin d'optimiser les processus de production et d'améliorer l'efficacité énergétique. Par exemple, dans le circuit d'échange thermique d'un réacteur chimique, ils permettent de suivre en temps réel les apports et les pertes de chaleur, fournissant ainsi des données utiles au contrôle du processus de réaction.