WO2025003314A1

WO2025003314A1 - Débitmètre pour fluide diphasique avec plage de mesure étendue

Info

Publication number: WO2025003314A1
Application number: PCT/EP2024/068102
Authority: WO
Inventors: Christian Reymond; Didier Pathier; Antony Dallais; Renaud Ligonesche
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2023-06-30
Filing date: 2024-06-27
Publication date: 2025-01-02
Anticipated expiration: 2025-12-30
Also published as: FR3150581A1; FR3150581B1

Abstract

Un débitmètre (1) pour fluides diphasiques cryogéniques liquide/gaz, à débordement, comprenant un réservoir interne vertical, réservoir environné par un appareil, réservoir dans lequel débouche une canalisation d'amenée du fluide dont on souhaite mesurer le débit, et où le réservoir présente l'une des configurations suivantes: - une paroi du réservoir interne est munie d'un système de multiples fentes de déversement du fluide, formant un système de « déversoir », du réservoir vers l'espace intérieur à l'appareil entourant le réservoir, où les fentes présentent une largeur différente répartie sur la hauteur du réservoir; ou bien; - le réservoir interne comporte plusieurs systèmes de déversoirs successifs, la canalisation d' amenée du fluide débouchant à l'intérieur d'un premier déversoir, les déversoirs se déversant successivement l'un dans l'autre, jusqu'à se déverser dans l'espace intérieur à l'appareil entourant le réservoir.

Description

Débitmètre pour fluide diphasique avec plage de mesure étendue

La présente invention concerne le domaine des débitmètres pour fluides cryogéniques diphasiques gaz/liquide.

La mesure de débit d’un fluide diphasique composé d’un liquide et d’un gaz est une opération difficile lorsqu’on cherche à mesurer un débit massique. En effet, tous les capteurs mesurant un débit sont gênés lorsqu’ils sont mis en présence d’un liquide diphasique dont la densité change à tout moment. Ceci est en particulier valable pour la mesure de débit des fluides cryogéniques comme l’azote liquide.

Certains débitmètres répertoriés dans la littérature sont basés sur la mesure de la vitesse du fluide. Il s’agit par exemple :

des débitmètres à turbine : une turbine est installée dans le fluide en mouvement et la vitesse de rotation de la turbine donne une image de la vitesse du fluide.
des débitmètres à tube de Pitot : deux tubes sont installés dans le fluide en mouvement à mesurer. Un tube est installé perpendiculairement au débit et donne la pression statique, l’autre est installé parallèlement au débit et donne la pression dynamique totale. La différence de pression dynamique entre ces deux mesures permet de calculer le débit.
des débitmètres à ultrasons : certains utilisent l’effet Doppler (analyse de la fréquence réfléchie par les particules du fluide qui donne une image de la vitesse de la particule et donc du fluide) alors que d’autres mesurent une différence de temps de parcours d’une onde ultrasonore de l’amont vers l’aval et de l’aval vers l’amont (image de la vitesse du fluide).

Dans tous ces cas, lorsque la densité du fluide varie continuellement, le passage du débit volumique au débit massique est délicat à réaliser précisément.

D’autres systèmes utilisent la mesure de perte de charge (perte de pression) pour en déduire le débit. Il s’agit par exemple des débitmètres à orifice calibré qui mesurent la perte de charge en amont et en aval d’un orifice calibré placé dans le fluide en mouvement. La mesure de ces appareils est très perturbée lorsque le fluide n’a pas une densité constante et lorsque le taux de gaz augmente dans le liquide.

Les débitmètres électromagnétiques, applicables seulement aux fluides ayant une conductivité électrique suffisante utilisent le principe de l’induction électromagnétique : Un champ électromagnétique est appliqué au fluide et la force électromotrice créée (force proportionnelle au débit du fluide) est mesurée. Dans le cas de la mesure de débit de fluides cryogéniques (non conducteur) tel que l’azote liquide, ce principe n’est pas applicable.

Les débitmètres à effet vortex sont basés sur le phénomène de génération de tourbillons que l’on constate derrière un corps fixe non profilé placé dans un fluide en mouvement (effet Karman). La mesure des variations de pression créées par ces tourbillons donne la fréquence des tourbillons, celle-ci étant proportionnelle à la vitesse du fluide lorsque le fluide garde des propriétés constantes. Lorsque la densité du fluide varie, la mesure est faussée.

Les débitmètres thermiques sont eux basés sur la mesure de l’augmentation de température créée par un apport constant d’énergie. Un système à deux sondes de température mesure la différence de température entre le débit entrant et sortant du débitmètre. Entre ces deux sondes, une résistance apporte une quantité connue d’énergie. Lorsque l’on connait la capacité calorifique du fluide en mouvement, le débit peut être calculé à partir de ces mesures. Cependant, ce principe n’est pas applicable aux liquides diphasiques dont le comportement thermique (vaporisation du liquide) est totalement différent des liquides monophasiques.

Seul le débitmètre massique à effet Coriolis donne une mesure précise du débit massique d’un fluide. Le débitmètre est constitué d’un tube en U ou oméga ou courbe, dans lequel circule le fluide. Le U est soumis à une oscillation latérale et la mesure du déphasage des vibrations entre les deux branches du U donne une image du débit massique. Cependant, son coût est assez élevé et lorsqu’il est utilisé à des températures très basse (azote liquide à -196°C par exemple) et avec un fluide dont la densité varie énormément et comportant une partie importante en phase gazeuse, il y a nécessité d’isoler fortement le système (isolation performante telle qu’une isolation sous vide par exemple) et malgré tout, les mesures sont faussées lorsque le taux de gaz dépasse quelques pourcents en masse. On notera aussi que la mesure est souvent rendue impossible lorsque la vitesse du fluide est faible ou nulle (dans la première moitié de la plage de mesure).

Comme on peut le constater, la mesure du débit d’un liquide diphasique et en particulier la mesure du débit d’un fluide cryogénique avec une précision acceptable n’est pas facile à réaliser avec les appareils actuellement disponibles sur le marché.

On peut néanmoins noter que des systèmes sont actuellement commercialisés.

On peut citer par exemple le cas des systèmes basés sur le principe de la mesure du niveau d’un liquide s’écoulant dans un canal juste avant une restriction de la section de passage. Ce système, décrit dans le document US- 5 679 905, fonctionne en substance comme suit : le fluide diphasique est d’abord séparé en une phase gazeuse qui n’est pas mesurée et une phase liquide dont le débit est mesuré. Ce liquide passe dans un canal qui présente une réduction de section en sa sortie. Plus le débit est important, plus le niveau de liquide dans le canal est important et une mesure de niveau dans ce canal permet alors de déduire le débit instantané. Comme on le constate, ce système ne prend pas en compte le débit gazeux qui dans certaines applications n’est pas négligeable. Par contre, ce système permet de mesurer avec une précision relativement bonne le débit de liquide sans être perturbé par le taux de gaz, ce qui est le but recherché.

On remarquera au passage que pour que ce système fonctionne correctement, il doit être bien isolé des entrées de chaleur qui pourraient vaporiser une partie du liquide isolé et ainsi perturber la mesure de niveau. C’est pour cela que l’isolation sous vide est utilisée dans ce système.

On remarquera aussi que pour que le système fonctionne, il doit y avoir la présence de deux phases dans le débitmètre ce qui interdit son fonctionnement avec un liquide sous refroidi (liquide franc sans phase gazeuse).

On peut noter également que ce document met en œuvre une fente en V qui a l'inconvénient d'être difficile à produire avec une grande précision. Une variation de 5% sur la largeur de la fente a des conséquences très lourdes car elle rend la mesure imprécise dans les mêmes proportions.

On peut également citer le cas des débitmètres à séparateur de phase.

En effet, dans le cas où la mesure des débits de liquide et de gaz est nécessaire, on utilise parfois un système qui reprend le même principe de séparation des phases avant la mesure de débit.

Ainsi, des appareils commercialement disponibles présentent le dispositif qui suit :

Le liquide diphasique passe d’abord dans un séparateur de phase qui sépare la phase liquide de la phase gazeuse ;
La phase gazeuse est dirigée vers un débitmètre volumique (de type turbine par exemple) avec une compensation en température ;
La phase liquide est aussi dirigée vers un débitmètre volumique (de type turbine par exemple) ;
Ces deux mesures de débit sont ensuite converties en mesure de masse et ajoutées.

A priori, ce dispositif est plus couteux que le précédent, on peut penser qu’il sera très précis. Dans la pratique, on constate que la mesure du débit liquide est entachée d’erreurs qui fluctuent suivant les conditions de pression et de température du liquide entrant dans le débitmètre. Ces erreurs de mesure sont dues à la présence de gaz dans la phase liquide qui traverse le débitmètre. En effet, lorsque le liquide quitte le séparateur de phase pour aller vers le débitmètre, une partie de liquide se vaporise, soit à cause des entrées de chaleur soit à cause de la chute de pression due à une remontée du liquide, soit à cause d’une chute de pression due à la perte de charge créée par le débitmètre lui-même.

Enfin, pour mesurer le débit d’un liquide cryogénique, on peut aussi s’affranchir des problèmes cités ci-dessus en créant des conditions de pression et de température différentes de la pression d’équilibre (limite d’ébullition). Dans ce domaine, la méthode la plus couramment utilisée est par exemple un débitmètre en sortie d’une pompe cryogénique (coté haute pression). Dans ce cas, le liquide est par exemple pompé dans une cuve où il est à l’équilibre et il est mis en pression par la pompe, ceci presque sans augmentation de température. Les tuyauteries et le débitmètre qui suivent peuvent alors créer une perte de charge, cela n’aura pas pour conséquence de vaporiser le liquide pourvu que la perte de charge soit nettement inférieure à l’augmentation de pression créée par la pompe.

Dans ce cas, on peut utiliser un débitmètre classique type vortex, turbine ou autre dans la mesure où il supporte les basses températures.

Cette technique est par exemple parfaitement adaptée à la mesure de débit des camions de livraison d’azote. Elle est fiable est d’un cout acceptable dans la mesure où la pompe cryogénique est requise pour d’autres raisons.

En revanche, lorsque qu’il faut mesurer le débit d’azote liquide à un point où il n’y a pas de pompe cryogénique, alors cette technique n’est plus intéressante.

On connait aussi une solution de mesure simultanée ou alternée des phases liquide et gazeuses, telle que décrite dans le document FR-3 013 446 au nom de la Demanderesse, basée sur le principe suivant:

le fluide arrive dans une cuve jouant le rôle de séparateur de phase ;
la phase gazeuse est évacuée par le haut de la cuve en passant par un débitmètre fonctionnant sur une phase gazeuse pure ;
la phase liquide est évacuée par le bas de la cuve en passant par un débitmètre fonctionnant sur une phase liquide pure ;
les deux phases sont ensuite réunie au niveau d’une vanne trois voies et continuent leur chemin ;
muni des deux débits mesurés ainsi que la pression et la température du fluide, le système peut calculer le débit massique du fluide passant par le débitmètre.

Ce système s’avère précis et fonctionne quel que soit le taux de diphasique présent dans le fluide. Il fonctionne de manière précise lorsque le fluide est totalement gazeux ou lorsqu’il est totalement liquide ou sous refroidi, mais il fonctionne aussi dans toutes les situations intermédiaires.

Cependant, ce système est pénalisé par le fait qu’il est relativement coûteux et que son installation est relativement complexe.

Il doit être installé horizontalement et son encombrement est assez important (typiquement 1 mètre de large, 1 mètre de long, 2 mètre de haut).

La Demanderesse s’est alors attachée lors de travaux antérieurs, décrits dans le document WO 2023/011836, à proposer une nouvelle solution simple et fiable de mesure du débit de fluides diphasiques gaz/liquide cryogéniques, permettant de solutionner tout ou partie des problèmes techniques évoqués ci-dessus, solution qui reposait sur la mise en oeuvre des mesures suivantes (on peut se reporter à la annexée pour mieux visualiser cette solution antérieure) :

1. Une mesure du débit de la phase liquide non sous-refroidie avec un système dit « à déversoir ». Pour cela, le fluide diphasique est d’abord séparé naturellement en une phase gazeuse qui n’est pas mesurée et une phase liquide dont le débit est mesuré.

Le principe du déversoir est le suivant : Un obstacle (cloison perforée d’une ou plusieurs fentes) est installé dans le passage du liquide, il freine le débit du liquide. Plus le débit est important, plus le niveau en amont de l’obstacle va monter. Avec un obstacle calibré il est alors possible de calculer le débit en fonction du niveau de liquide mesuré en amont de l’obstacle.

Pour mesurer la hauteur de liquide en amont de l’obstacle, on utilise une mesure de pression différentielle. Parmi les capteurs de pression différentielle disponibles sur le marché, on peut notamment utiliser des capteurs qui permettent de mesurer de faibles valeurs de pression.

Cependant, pour atteindre ce niveau de pression avec une hauteur du fluide cryogénique, on doit obtenir une hauteur de l’ordre de 300 mm. Pour cette raison, il est avantageux d’orienter le déversoir dans le sens vertical afin qu’il permette la création d’une hauteur de liquide élevée, et que la mesure de pression différentielle soit dès lors assez élevée également.

2. Une mesure du débit de la phase liquide sous refroidie avec un orifice calibré (8) : lorsque le fluide cryogénique est sous refroidi, alors la mesure de débit est réalisée à l’aide d’un orifice calibré situé en amont ou en aval du déversoir.

Le liquide passe au travers de l’orifice calibré et génère une différence de pression. Par calcul, il est alors possible d’obtenir le débit du fluide cryogénique sous refroidi.

On notera ici que ce système de mesure de débit ne fonctionne pas lorsque le fluide n’est pas sous refroidi. Lorsqu’il est saturé (ou à l’équilibre), la présence de gaz dans le liquide fausse la mesure, la variation de pression mesurée génère davantage de diphasique. La différence de pression mesurée n’est pas représentative de la quantité de fluide cryogénique passant dans l’orifice calibré. Il est donc nécessaire de connaître à tout moment l’état du fluide cryogénique, sous refroidi ou non.

3. Une mesure de l’état de sous-refroidissement du fluide cryogénique (détermination de l’état du fluide cryogénique : sous refroidi ou équilibre gaz-liquide) : pour connaitre l’état du fluide cryogénique évalué, on mesure l’état de sous refroidissement du fluide cryogénique dont on veut mesurer le débit.

A cette fin, on mesure le niveau de liquide présent en aval du déversoir. Lorsque ce niveau est nul, le fluide cryogénique n’est pas sous refroidi, tandis que dans le cas contraire, le fluide cryogénique est sous refroidi :

Cas No 1: Si le capteur mesurant la hauteur de liquide dans l’appareil (delta P2, en aval du déversoir) indique une valeur quasi nulle, le fluide présente donc une phase gaz et une phase liquide. Le capteur mesurant la différence de pression sur l’orifice calibré (Delta P3) indiquera également une valeur non nulle (gaz + liquide).
Cas No 2 : Si le capteur mesurant la hauteur de liquide dans l’appareil (∆P2, en aval du déversoir) indique une valeur non nulle, le fluide présente donc uniquement une phase liquide. Le capteur mesurant la différence de pression sur l’orifice calibré (∆P3) indiquera une valeur représentative du débit en liquide pur.

Pour détecter de façon fiable si le fluide se place dans le cas No 1 ou dans le cas No 2, on réalise une mesure de différence de pression dans un second volume en aval du déversoir (∆P2) comme vu précédemment. Ce volume est soit rempli de gaz (cas No 1) soit rempli de liquide (cas No 2), du fait de la différence de densité entre phases liquide et gaz, et permet ainsi de définir si le fluide est du liquide pur ou bien un fluide diphasique.

Et lorsque ∆P3 est négatif, cela signifie que le débit de fluide est inversé (de l’aval vers l’amont) : Dans ce cas, ce débit est neutralisé et non pris en compte par le débitmètre. L’erreur est ainsi minimisée.

4. calcul d’une estimation du taux de diphasique : grâce au système décrit ci-dessus conforme à l’art antérieur, on peut comme on l’a compris mesurer la phase liquide quelles que soient les conditions, mais on peut aller plus loin et réaliser des calculs basés sur les deux mesures (via déversoir et orifice calibré) et estimer alors le taux de diphasique. Ce taux permet de déterminer la phase gazeuse et ainsi d’affiner la mesure de débit de fluide total.

Les avantages de ce débitmètre antérieur peuvent être résumés ainsi :

un coût modéré ;
une mesure offrant une précision très correcte (typiquement 2%) ;
un système ne pouvant pas donner lieu à une mesure erronée lorsque le débit est nul ou légèrement négatif et que le fluide cryogénique est en ébullition dans le débitmètre ;
une facilité d’installation ;
il fournit des mesures fiables lorsque le taux de gaz dans le fluide varie de 0 à 100%, le système permettant même de mesurer le débit lorsque le liquide est sous refroidi.

La présente invention s’attache à améliorer le débitmètre de l’art antérieur décrit ci-dessus, car en effet, si jusqu’à récemment, on avait pensé dédier un débitmètre à une gamme de débits donnée, pour cela l’idée était de dimensionner le diamètre de l’orifice calibré et la largeur des fentes en fonction de la plage de débit.

Mais de fait, pour des fentes ( ) dimensionnées pour une plage de débit donnée, si le débit à mesurer s’avère plus élevé que la valeur maximum de la plage dimensionnée prévue, on observera alors un débordement par le haut du dispositif.

On peut en effet considérer plusieurs plages de débit d’intérêt, très étendues :

De 100kg/h à 500kg/h
Jusqu’à 1000kg/h
Jusqu’à 2000kg/h
etc…

On souhaite alors selon la présente invention permettre qu’un même débitmètre permette de couvrir plusieurs gammes de débit, et cela en se basant sur la structure de départ du débitmètre décrit dans le document cité plus haut WO 2023/011836.

Or, si l’on pourrait proposer en première intention de travailler avec un déversoir ayant une hauteur beaucoup plus importante, mais l’inconvénient serait alors que la fabrication de la partie chaudronnée sera plus grande, plus contraignante, et donc plus couteuse.

On propose alors selon la présente invention, pour un débit de liquide maximal, et pour limiter la hauteur du dispositif dans des limites raisonnables, de mettre en œuvre :

non pas un mais plusieurs déversoirs successifs, ces déversoirs présentant des fentes de largeurs différentes, qui se déversent l’un dans l’autre ; ou bien
un unique déversoir mais avec des fentes dont la largeur varie sur la hauteur du déversoir.

Un 1er mode de réalisation d’une telle structure est illustré par la [Figure 2] annexée, qui met en œuvre 3 déversoirs successifs, munis de fentes rectangulaires.

Déversoir 1 (1^er déversoir rencontré par le courant de fluide dont on cherche à mesurer le débit) : les fentes (largeur « faible ») sont dimensionnées pour la plage de débit d’intérêt la plus faible. Si le débit à mesurer est plus élevé que la valeur maximum de cette première plage, on observera un débordement (flèche F1)

Si aucun débordement ne se produit, les mesures faites sur ce déversoir seront considérées comme valides.

Déversoir 2 : les fentes (largeur « moyenne ») sont dimensionnées pour la plage de débit d’intérêt que l’on peut qualifier de moyenne, si le débit à mesurer est plus élevé que la valeur maximum de cette seconde plage, on observera un débordement (flèche F2) vers le 3^e déversoir.

Si aucun débordement n’est observé, les mesures faites sur ce déversoir seront considérées comme valides mais moins précises que celle obtenues sur le déversoir N° 1 en l’absence de débordement.

Déversoir 3 : les fentes (largeur « élevée ») sont dimensionnées pour la plage d’intérêt présentant le débit le plus élevé.

On peut considérer que sur cette [Figure 2], les différences de pression peuvent être lues de la façon suivante : les différences de pression ∆P1A = P1A – P1A’ , ∆P1B= P1B – P1B’, et ∆P1C= P1C- P1C’ correspondent au ∆P1 représenté et utilisé dans le mode antérieur de la (respectivement pour les trois déversoirs mis en œuvre dans cette [Figure 2]).

En situation diphasique, la mesure de la phase liquide est faite dans le déversoir :

Pour le déversoir 1 la mesure doit idéalement se faire entre P1A et P1A’. Cette mesure sera convertie en hauteur de liquide dans le déversoir 1. Une formule mathématique, classique dans ce domaine des débordements :

explicitée dans ce qui suit, permettra de convertir alors ce niveau en débit de liquide traversant la fente. Lorsque la mesure de niveau sera trop proche d’une limite haute, ce déversoir sera considéré en débordement et cette mesure ne sera pas prise en compte.

Pour le déversoir 2 la mesure doit idéalement se faire entre P1B et P1B’. De même, cette mesure nous donnera le niveau de liquide ainsi que le débit de liquide traversant la fente du déversoir 2. Lorsque la mesure de niveau sera trop proche d’une limite haute, ce déversoir sera considéré en débordement et cette mesure ne sera pas prise en compte.
Pour le déversoir 3 la mesure doit idéalement se faire entre P1C- P1C’. De même, cette mesure nous donnera le niveau de liquide ainsi que le débit de liquide traversant la fente du déversoir 3. Lorsque la mesure de niveau sera trop proche d’une limite haute, ce déversoir sera considéré en débordement. Dans ce cas, le débit sera supérieur à la capacité de mesure de l’appareil et toutes les mesures seront neutralisées.

Les symboles de la formules mathématique citée ci-dessous doivent être compris de la façon suivante :

Q est le débit en m³.s^-1
µ est le coefficient de débit du déversoir
Ls est la largeur du seuil déversant, en mm
h est la hauteur de liquide, en mm
g est l’accélération de la pesanteur en m.s^-2

Pour simplifier le système, la mesure peut se faire entre P1A et P1C’ pour le déversoir 1, entre P1B et P1C’ pour le déversoir 2 et entre P1C et P1C’ pour le déversoir 3.

On peut mettre en œuvre un unique orifice calibré (diamètre) pour mesurer la totalité du fluide en diphasique (la phase liquide représente plus de 95% du débit total, il est donc essentiel que la mesure dans le déversoir soit précise) et en liquide pur. La contrainte étant liée au fait d’utiliser un capteur précis pour mesurer la pression différentielle.

Selon un autre exemple de mode de mise en œuvre de l’invention illustré en annexée, on met en œuvre un déversoir unique, muni de fentes de forme rectangulaires, de largeur différente répartie sur la hauteur du déversoir:

Des fentes d’épaisseur « faible » sur le 1^er tiers (h1) en partie basse du déversoir
Des fentes d’épaisseur « moyenne » sur le 2^ème tiers (h2-h1) du déversoir
Et des fentes d’épaisseur « élevée » sur le 3^ème tiers (h3-h2) en partie haute du déversoir

Comme il apparaitra alors clairement à l’homme du métier, pour la mesure des petits débits le liquide passe par la portion de fentes du bas du réservoir, pour la mesure des débits moyens le liquide passe par les fentes petites et moyennes du déversoir, tandis que pour la mesure des grands débits le liquide passe par l’ensemble des fentes disponibles sur le déversoir.

A titre d’exemple ici, on pourra adopter une largeur de fente de 1mm en bas du déversoir, 2mm au milieu et 4mm en haut du déversoir. On pourra aussi adopter un écart de largeur plus important d’un déversoir à l’autre comme par exemple 0.2mm pour le bas, 1mm pour le milieu et 5mm pour le haut. Suivant les besoins, l’écart pourra aussi être plus faible avec par exemple 1mm en bas, 1.5mm au milieu et 2mm en haut. Enfin, on pourra aussi adopter des différences de largeur variables entre les fentes comme par exemple 0.5mm en bas, 1mm au milieu et 3mm en haut.

Selon un autre exemple de mode de mise en œuvre de l’invention, illustré dans le cadre de la annexée, on met en œuvre un déversoir unique, muni de fentes de forme triangulaires de largeur différente répartie sur la hauteur : des fentes d’épaisseur « faible » en partie basse du déversoir et progressivement des fentes d’épaisseur de plus en plus élevée jusqu’à la partie haute du réservoir.

A titre d’exemple, la fente pourra avoir une largeur de 0mm en bas et 5mm en haut. D’une manière générale, cette fente aura avantageusement une largeur variant de 0 à 2mm en bas et 1 à 10mm en haut.

Afin de mieux aider à la compréhension des différents modes de réalisation de réservoirs et déversoirs conformes à la présente invention illustrés ici, on trouvera sur la annexée :

En vue a) : une vue schématique partielle face aux fentes des largeurs mises en œuvre dans les 3 déversoirs successifs de la [Figure 2].
En vue b) : une vue schématique partielle face aux fentes du déversoir unique de la , avec sa largeur de fentes décroissante du haut vers le bas du déversoir.
En vue c) : une vue schématique partielle face aux fentes du déversoir unique de la .

Explicitons dans ce qui suit un exemple de calcul du débit pour l’exemple du mode de mise en œuvre de la (déversoir unique, fentes de largeur décroissante du haut vers le bas du déversoir).

Comme on l’a vu plus haut, le débit peut s’exprimer par la formule classique suivante :

Où Q est le débit en m³ / s

µ est le coefficient de débit du déversoir

Ls est la largeur du seuil déversant, en mm

h est la hauteur de liquide, en mm

g est l’accélération de la pesanteur en m.s^-2

Si la hauteur calculée est inférieure à h1, le débit dans le déversoir doit être calculé avec la largeur de fente « basse » (1er tiers), donc en appliquant la formule avec la largeur de fente basse du 1er tiers.

Si la hauteur calculée h est inférieure à h1 (à une hauteur h de liquide correspond un débit on l’a bien compris) :

On calcule le débit qui s’écoule par la fente basse pour la largeur de fente du 1er tiers et la hauteur h.
Le débit total est égal à ce débit.

Si la hauteur calculée h est comprise entre h1 et h2 :

On calcule le débit qui s’écoule par la fente basse pour la largeur de fente du 1er tiers et la hauteur h1, et
On calcule le débit qui s’écoule par la fente moyenne pour la largeur de fente du 2nd tiers et la hauteur h2-h1,

Le débit total est alors la somme de ces 2 débits.

Si la hauteur calculée h est comprise entre h2 et h3 :

On calcule le débit qui s’écoule par la fente basse pour la largeur de fente du 1er tiers (bas) et la hauteur h1,
On calcule le débit qui s’écoule par la fente moyenne pour la largeur de fente du 2nd tiers (intermédiaire) et la hauteur h2-h1,
On calcule le débit qui s’écoule par la fente large pour la largeur de fente du 3eme tiers (haut) et la hauteur h3-h2 ,

Le débit total est alors la somme de ces 3 débits.

Les hauteurs h1, h2 et h3, les largeurs de fentes basses, moyennes et hautes peuvent être adaptées pour « étager » des plages de mesure à volonté.

Explicitons dans ce qui suit un exemple de calcul du débit pour l’exemple du mode de mise en œuvre de la [Figure 2].

On rappellera que sur cette [Figure 2], les différences de pression ∆P1A = P1A – P1A’, ∆P1B= P1B – P1B’, et ∆P1C= P1C- P1C’ peuvent être rapprochées du ∆P1 représenté et utilisé dans le mode antérieur de la (pour les trois déversoirs mis en œuvre dans cette [Figure 2]), donc pour chacun de ces trois déversoirs à une différence de pression entre le fond du réservoir considéré et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil .

Un système d’acquisition et de traitement de données est apte à réaliser les évaluations suivantes :

a. une détermination de l’information de l’état du fluide entrant : gazeux, diphasique ou sous-refroidi, à partir de la donnée de différence de pression entre P1A' et P1C' (i.e deux points localisés dans l’espace environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur, permettant de déduire la hauteur de liquide en aval du réservoir, afin de déterminer l’état du fluide, gazeux, diphasique ou sous-refroidi, et donnant le niveau d’envahissement liquide en aval du réservoir);
b. en fonction de cette information d’état, la détermination dudit débit en utilisant soit le différentiel de pression mesurée des deux côtés de l’orifice calibré présent sur la canalisation d’amenée du fluide dont on veut mesurer le débit à l’équipement, soit lorsque le fluide est 100% gazeux ou 100% liquide (sous refroidi), soit lorsque nous sommes en présence d’un fluide diphasique, en appliquant la démarche suivante :

lorsque la différence de pression ∆P1A = P1A – P1A’ caractérisant le premier déversoir rencontré par le fluide est comprise entre un niveau minimum donné et un niveau maximum donné (maximum correspondant à un niveau de débordement (à titre d’exemple, ce niveau maximum pourra être une valeur comprise entre 50mm et 500mm), on a alors un débit que l’on peut qualifier de débit « faible » ou « bas » : le différentiel de pression entre P1A et P1A' permet de déduire la hauteur de liquide dans le réservoir No1 et par la suite le débit de fluide passant par les fentes du réservoir No1, ceci en utilisant les coefficients lés à la largeur des fentes du réservoir No1.
lorsque la différence de pression ∆P1A = P1A – P1A’ est supérieure au niveau maximum donné (entrainant un débordement du réservoir No1) et que la différence de pression ∆P1B= P1B – P1B’ est comprise entre un niveau minimum donné et un niveau maximum donné (il n’y a alors pas de débordement du réservoir No 2) (à titre d’exemple, ce niveau maximum pourra être une valeur comprise entre 50mm et 500mm), on a alors un débit que l’on peut qualifier de débit « moyen »: le différentiel de pression entre P1B et P1B’ permet de déduire la hauteur de liquide dans le réservoir No 2 et par la suite le débit de fluide passant par les fentes du réservoir No2, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes du réservoir No2.
lorsque la différence de pression ∆P1B= P1B – P1B’ est supérieure à un niveau maximum donné (signe d’un débordement du réservoir No2) (à titre d’exemple, ce niveau maximum pourra être une valeur comprise entre 50mm et 500mm) et que la différence de pression ∆P1C= P1C – P1C’ est comprise entre un minimum et un maximum (signe que l’on n’observe pas de débordement du réservoir 3, débit que l’on peut alors qualifier de « moyen fort »): le différentiel de pression entre P1C et P1C’ permet de déduire la hauteur de liquide dans le réservoir No3 et par la suite le débit de fluide passant par les fentes du réservoir No3, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes du réservoir No3.

Considérons maintenant le cas du mode de la mettant en œuvre un déversoir unique à largeur de fente décroissante du haut vers le bas de ce déversoir.

Comme on l’a décrit plus haut, on met en œuvre ici un déversoir unique, muni de fentes de forme rectangulaires, de largeur différente répartie sur la hauteur du déversoir:

Des fentes d’épaisseur « faible » sur le 1^er tiers (h1) en partie basse du déversoir
Des fentes d’épaisseur « moyenne » sur le 2^ème tiers intermédiaire (h2-h1) du déversoir
Et des fentes d’épaisseur « élevée » sur le 3^ème tiers (h3-h2) en partie haute du déversoir

Un système d’acquisition et de traitement de données est alors apte à réaliser les évaluations suivantes :

a. une détermination de l’information de l’état du fluide entrant : gazeux, diphasique ou sous-refroidi, à partir de la donnée de différence de pression entre P1A' et P1C' (i.e deux points localisés dans l’espace environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur, permettant de déduire la hauteur de liquide en aval du réservoir, afin de déterminer l’état du fluide, gazeux, diphasique ou sous-refroidi, et donnant le niveau d’envahissement liquide en aval du réservoir) ;
b. en fonction de cette information d’état, la détermination dudit débit en utilisant soit le différentiel de pression mesurée des deux côtés de l’orifice calibré présent sur la canalisation d’amenée du fluide dont on veut mesurer le débit à l’équipement, lorsque le fluide est 100% gazeux ou 100% liquide (sous refroidi), soit lorsque l’on est en présence d’un fluide diphasique en appliquant la démarche suivante :

lorsque la différence de pression entre P1C et P1C' d’une part, et entre P1B et P1B' d’autre part sont nuls et que la différence de pression entre P1A et P1A' n'est pas nulle (on a alors affaire ici à ce que l’on peut qualifier de « petit » débit): le différentiel de pression ∆P1A = P1A – P1A’ permet de déduire la hauteur de liquide dans le 1er tiers bas du déversoir, et par la suite le débit de fluide passant par les fentes de ce premier tiers bas, ceci en utilisant les coefficients lés à la largeur des fentes de ce premier tiers bas du réservoir.
lorsque la différence de pression entre P1C et P1C' est nulle, mais que la différence de pression entre P1B et P1B' ne l’est pas (on a alors affaire ici à ce que l’on peut qualifier d’un débit « moyen » : le différentiel de pression entre P1B et P1B' permet de déduire la hauteur de liquide dans les deux tiers bas du déversoir (h2) et par la suite le débit de fluide passant par les fentes du réservoir bas, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes du réservoir bas (1er tiers), et l’on ajoute à ce débit le débit de fluide passant par les fentes du réservoir intermédiaire, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes de ce réservoir intermédiaire (h2-h1).
lorsque la différence de pression entre P1C et P1C' n’est pas nulle (on peut ici parler de « gros » débit, cette différence de pression entre P1C et P1C' permet de déduire la hauteur de liquide dans les réservoirs No1, No2 et No3 et par la suite le débit de fluide passant par les fentes du réservoir No1 (bas), ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes de ce réservoir bas, débit auquel on ajoute le débit de fluide passant par les fentes du réservoir No2 (intermédiaire), ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes de ce réservoir intermédiaire, et auquel on ajoute enfin le débit de fluide passant par les fentes du réservoir No3 (tiers haut), ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes de ce réservoir No3.

La présente invention concerne alors un débitmètre pour fluides diphasiques cryogéniques liquide/gaz, comprenant :

Une canalisation d’amenée du fluide dont on doit mesurer le débit, dans le débitmètre, canalisation munie d’un orifice calibré ;
Un réservoir interne vertical, réservoir environné par un appareil, réservoir dans lequel débouche ladite canalisation d’amenée, et où le réservoir présente l’une des configurations suivantes :

i. Selon un premier mode, une paroi du réservoir interne est munie d’un système de multiples fentes de déversement du fluide, formant un système de « déversoir », du réservoir vers l’espace intérieur à l’appareil entourant le réservoir, où les fentes sont de forme rectangulaires ou triangulaires, présentant une largeur différente répartie sur la hauteur du réservoir :

Des fentes de petite largeur situées dans une gamme basse de débits sur une partie basse du réservoir, par exemple sur le 1^er tiers en partie basse du réservoir ;
Des fentes de largeur moyenne situées dans une gamme moyenne de débits sur une partie intermédiaire du réservoir, par exemple sur le 2^ème tiers du réservoir ; et
Des fentes larges situées dans une gamme haute de débits sur la partie haute du réservoir, par exemple sur le 3^ème tiers en partie haute du réservoir.

ou bien :

j. selon un 2e mode, le réservoir interne comporte plusieurs systèmes de déversoirs successifs, la canalisation d’amenée du fluide débouchant à l’intérieur d’un premier déversoir, les déversoirs se déversant successivement l’un dans l’autre, jusqu’à se déverser dans l’espace intérieur à l’appareil entourant le réservoir, une paroi de chacun des déversoirs étant muni d’un système de multiples fentes de déversement du fluide, où la largeur des fentes est croissante entre le premier déversoir dans lequel débouche la canalisation d’amenée et le dernier déversoir de la série.

Des capteurs de pression permettant de mesurer les différences de pression suivantes :

Une différence de pression (∆P3) entre l’amont et l’aval dudit orifice calibré
Une (des) différence(s) de pression ∆P1 (∆P1A , ∆P1B …) entre le fond de chaque déversoir et l’atmosphère environnant chaque déversoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil, permettant de mesurer le niveau de liquide dans chaque déversoir;
Une différence de pression ∆P2 (P1A’-P1C’, ….) existant entre deux points localisés dans l’espace environnant le réservoir au sein dudit espace intérieur, permettant de déduire la hauteur de liquide en aval du réservoir, afin de déterminer l’état du fluide, gazeux, diphasique ou sous-refroidi, et donnant le niveau d’envahissement liquide en aval du réservoir.

un système d’acquisition et de traitement de données, apte à réaliser les évaluations suivantes :

a. une détermination de l’information de l’état du fluide entrant : gazeux, diphasique ou sous-refroidi, à partir de la donnée de différence de pression ∆P2 ;
b. en fonction de cette information d’état, la détermination dudit débit en utilisant soit le différentiel de pression ∆P3 lorsque le fluide est 100% gazeux ou 100% liquide (sous refroidi), soit le différentiel de pression ∆P1 qui permet de déduire la hauteur de liquide dans le/les déversoir (s) et par la suite le débit de fluide passant par les fentes.

Selon un des modes de mise en œuvre de l’invention, le débitmètre se caractérise en ce que une paroi du réservoir interne est munie d’un système de multiples fentes de déversement du fluide, formant un système de « déversoir », du réservoir vers l’espace intérieur à l’appareil entourant le réservoir, où les fentes sont de forme rectangulaires ou triangulaires, présentant une largeur différente répartie sur la hauteur du réservoir :

et en ce que l’on calcule le débit du fluide entrant dans le débitmètre de la façon suivante, le système d’acquisition et de traitement de données étant apte à réaliser les évaluations suivantes :

une détermination de l’information de l’état du fluide entrant : gazeux, diphasique ou sous-refroidi, à partir de la donnée de différence de pression entre deux points localisés dans l’espace environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil (∆P2 (P1A’-P1C’, ….)), permettant de déduire la hauteur de liquide en aval du réservoir, et donnant le niveau d’envahissement liquide en aval du réservoir ;

en fonction de cette information d’état, la détermination dudit débit en utilisant soit le différentiel de pression mesurée des deux côtés dudit l’orifice calibré présent sur la canalisation d’amenée du fluide, lorsque le fluide est 100% gazeux ou 100% liquide (sous refroidi), soit si l’on est en présence d’un fluide diphasique en appliquant la démarche suivante :

1. lorsque la différence de pression ∆P1C = P1C - P1C' d’une part, différence de pression existant entre le fond de la partie haute du réservoir et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil, et lorsque la différence de pression ∆P1B= P1B - P1B' d’autre part, différence de pression existant entre le fond de la partie intermédiaire du réservoir et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil, sont nulles, mais que la différence de pression ∆P1A= P1A - P1A', différence de pression existant entre le fond de la partie basse du réservoir et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil, n'est pas nulle, le différentiel de pression ∆P1A= P1A - P1A' permet de déduire la hauteur de liquide dans la partie basse du réservoir, par exemple sur le 1^er tiers en partie basse du réservoir , et par la suite le débit de fluide passant par les fentes de ce premier tiers bas, ceci en utilisant les coefficients lés à la largeur des fentes de ce premier tiers bas du réservoir ;
2. lorsque la différence de pression ∆P1C = P1C - P1C', différence de pression existant entre le fond de la partie haute du réservoir et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil est nulle, mais que la différence de pression ∆P1B= P1B - P1B' , différence de pression existant entre le fond de la partie intermédiaire du réservoir et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil, ne l’est pas, le différentiel de pression ∆P1B= P1B - P1B' permet de déduire la hauteur de liquide dans les deux tiers bas du déversoir (h2) et par la suite le débit de fluide passant par les fentes du réservoir bas, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes de ce réservoir bas, et l’on ajoute à ce débit le débit de fluide passant par les fentes du réservoir intermédiaire, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes de ce réservoir intermédiaire (h2-h1).
3. lorsque la différence de pression ∆P1C = P1C - P1C', différence de pression existant entre le fond de la partie haute du réservoir et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil n’est pas nulle, cette différence de pression ∆P1C = P1C - P1C' permet de déduire la hauteur de liquide dans l’ensemble du réservoir interne et par la suite le débit de fluide passant par les fentes du réservoir bas, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes de ce réservoir bas, débit auquel on ajoute le débit de fluide passant par les fentes du réservoir intermédiaire, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes de ce réservoir intermédiaire (h2-h1), et auquel on ajoute enfin le débit de fluide passant par les fentes du réservoir haut, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes de ce réservoir haut.

Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le débitmètre se caractérise en ce que le réservoir interne comporte plusieurs systèmes de déversoirs successifs, la canalisation d’amenée du fluide débouchant à l’intérieur d’un premier déversoir, les déversoirs se déversant successivement l’un dans l’autre, jusqu’à se déverser dans l’espace intérieur à l’appareil entourant le réservoir, une paroi de chacun des déversoirs étant muni d’un système de multiples fentes de déversement du fluide, où la largeur des fentes est croissante entre le premier déversoir dans lequel débouche la canalisation d’amenée et le dernier déversoir de la série, et en ce que l’on calcule le débit du fluide entrant dans le débitmètre de la façon suivante, le système d’acquisition et de traitement de données étant apte à réaliser les évaluations suivantes :

a) une détermination de l’information de l’état du fluide entrant : gazeux, diphasique ou sous-refroidi, à partir de la donnée de différence de pression entre deux points localisés dans l’espace environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil (∆P2 (P1A’-P1C’, ….)), permettant de déduire la hauteur de liquide en aval du réservoir, et donnant le niveau d’envahissement liquide en aval du réservoir ;
b) en fonction de cette information d’état, la détermination dudit débit en utilisant soit le différentiel de pression mesurée des deux côtés de l’orifice calibré présent sur la canalisation d’amenée du fluide dont on veut mesurer le débit à l’équipement, lorsque le fluide est 100% gazeux ou 100% liquide (sous refroidi), soit lorsque l’on est en présence d’un fluide diphasique en appliquant la démarche suivante :

1) lorsque la différence de pression ∆P1A = P1A - P1A', différence de pression existant entre le fond dudit 1er déversoir rencontré par le fluide et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil est comprise entre un niveau minimum donné et un niveau maximum donné, niveau maximum donné correspondant à un niveau de débordement, ce différentiel de pression ∆P1A= P1A - P1A' permet de déduire la hauteur de liquide dans ce 1er déversoir rencontré par le fluide et ainsi le débit de fluide passant par les fentes de ce 1er déversoir rencontré par le fluide, ceci en utilisant les coefficients lés à la largeur des fentes de ce premier déversoir.
2) lorsque ladite différence de pression ∆P1A= P1A - P1A' est supérieure audit niveau maximum donné, entrainant un débordement de ce 1er déversoir rencontré par le fluide, et que la différence de pression ∆P1B= P1B - P1B’, différence de pression existant entre le fond du 2d déversoir, déversoir suivant le 1er déversoir dans la série et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil, est comprise entre un niveau minimum donné et un niveau maximum donné, le différentiel de pression ∆P1B= P1B - P1B’ permet de déduire la hauteur de liquide dans le déversoir No 2 dans lequel se déverse ledit 1er déversoir, et par la suite le débit de fluide passant par les fentes de ce déversoir No2, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes de ce déversoir No2.
3) lorsque ladite différence de pression ∆P1B= P1B - P1B’ est supérieure à un niveau maximum donné, et que la différence de pression ∆P1C= P1C - P1C’, différence de pression existant entre le fond du dernier déversoir de la série, et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil, est comprise entre un niveau minimum donné et un niveau maximum donné, ce différentiel de pression ∆P1C= P1C - P1C’ permet de déduire la hauteur de liquide dans ledit dernier déversoir (déversoir N°3) dans lequel se déverse ledit déversoir N°2, et par la suite le débit de fluide passant par les fentes de ce dernier déversoir, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes du réservoir No3.
4) lorsque la différence de pression ∆P1C= P1C - P1C’ est supérieure à un niveau maximum donné, le débitmètre est alors considéré en surcapacité, à savoir que le débit qui passe dans l’appareil est supérieur à la capacité de mesure de l’équipement, et toutes les mesures sont alors considérées comme neutralisées.

On évoque donc selon la présence invention des calculs de débit utilisant les « coefficients associés à la largeur de fente considérée… » (donc de la portion de paroi considérée pour chaque mode de réalisation considéré), notamment en utilisant la formule classique dans ce domaine des débordements et rappelée plus haut dans la présente description.

Où :

Q est le débit en m³ / s

µ est le coefficient de débit du déversoir

Ls est la largeur du seuil déversant, en mm

h est la hauteur de liquide, en mm

g est l’accélération de la pesanteur en m.s^-2

Et donc les coefficients associés aux fentes considérées dans chaque calcul , chaque portion de paroi, selon l’un ou l’autre desdits modes sont les coefficients liés à la largeur des fentes considérées i.e Ls et μ, Ls étant la largeur de fente.

Et on pourrait illustrer par de nombreuses publications, provenant de sources très diverses, le fait que cette formule est bien connue de l’homme du métier de l’hydraulique, et le fait que le coefficient μ (ou m selon les publications) est soit approximé à une valeur de 0.4 ou bien déterminé expérimentalement.

On pourra notamment se reporter aux handbooks de la société Suez :

https:/www.suezwaterhandbook.fr/formules-et-outils/formulaire/hydraulique/deversoirs

Ou encore à la documentation Cassiopée :

https:/cassiopee.g-eau.fr/assets/docs/fr/calculators/structures/seuil_denoye.html

L’homme du métier est donc familier de ces formules, et du fait qu’elles font intervenir des coefficients associés à la largeur de fente considérée que sont le coefficient de débit et la largeur de fente et il sait comment les mesurer ou les déterminer.

Claims

Un débitmètre pour fluides diphasiques cryogéniques liquide/gaz, comprenant :
Une canalisation d’amenée (2) du fluide dont on doit mesurer le débit, dans le débitmètre, canalisation munie d’un orifice calibré (8);

Un réservoir interne vertical, réservoir environné par un appareil, réservoir dans lequel débouche ladite canalisation d’amenée, et où le réservoir présente l’une des configurations suivantes :
i) Selon un premier mode, une paroi du réservoir interne est munie d’un système de multiples fentes de déversement du fluide, formant un système de « déversoir », du réservoir vers l’espace intérieur à l’appareil entourant le réservoir, où les fentes sont de forme rectangulaires ou triangulaires, présentant une largeur différente répartie sur la hauteur du réservoir :
Des fentes de petite largeur situées dans une gamme basse de débits sur une partie basse du réservoir, par exemple sur le 1^er tiers en partie basse du réservoir ;

Des fentes de largeur moyenne situées dans une gamme moyenne de débits sur une partie intermédiaire du réservoir, par exemple sur le 2^ème tiers du réservoir ; et

Des fentes larges situées dans une gamme haute de débits sur la partie haute du réservoir, par exemple sur le 3^ème tiers en partie haute du réservoir.
ou bien :
j) selon un 2e mode, le réservoir interne comporte plusieurs systèmes de déversoirs successifs, la canalisation d’amenée du fluide débouchant à l’intérieur d’un premier déversoir, les déversoirs se déversant successivement l’un dans l’autre, jusqu’à se déverser dans l’espace intérieur à l’appareil entourant le réservoir, une paroi de chacun des déversoirs étant muni d’un système de multiples fentes de déversement du fluide, où la largeur des fentes est croissante entre le premier déversoir dans lequel débouche la canalisation d’amenée et le dernier déversoir de la série.
Des capteurs de pression permettant de mesurer les différences de pression suivantes :
Une différence de pression (∆P3) entre l’amont et l’aval dudit orifice calibré

Une (des) différence(s) de pression ∆P1 (∆P1A , ∆P1B …) entre le fond de chaque déversoir et l’atmosphère environnant chaque déversoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil, permettant de mesurer le niveau de liquide dans chaque déversoir;

Une différence de pression ∆P2 (P1A’-P1C’, ….) existant entre deux points localisés dans l’espace environnant le réservoir au sein dudit espace intérieur, permettant de déduire la hauteur de liquide en aval du réservoir, afin de déterminer l’état du fluide, gazeux, diphasique ou sous-refroidi, et donnant le niveau d’envahissement liquide en aval du réservoir.
un système d’acquisition et de traitement de données, apte à réaliser les évaluations suivantes :
a) une détermination de l’information de l’état du fluide entrant : gazeux, diphasique ou sous-refroidi, à partir de la donnée de différence de pression ∆P2 ;

b) en fonction de cette information d’état, la détermination dudit débit en utilisant soit le différentiel de pression ∆P3 lorsque le fluide est 100% gazeux ou 100% liquide (sous refroidi), soit le différentiel de pression ∆P1 qui permet de déduire la hauteur de liquide dans le/les déversoir (s) et par la suite le débit de fluide passant par les fentes.
Un débitmètre selon la revendication 1, se caractérisant en ce que une paroi du réservoir interne est munie d’un système de multiples fentes de déversement du fluide, formant un système de « déversoir », du réservoir vers l’espace intérieur à l’appareil entourant le réservoir, où les fentes sont de forme rectangulaires ou triangulaires, présentant une largeur différente répartie sur la hauteur du réservoir :
Des fentes de petite largeur situées dans une gamme basse de débits sur une partie basse du réservoir, par exemple sur le 1^er tiers en partie basse du réservoir ;

Des fentes de largeur moyenne situées dans une gamme moyenne de débits sur une partie intermédiaire du réservoir, par exemple sur le 2^ème tiers du réservoir ; et

Des fentes larges situées dans une gamme haute de débits sur la partie haute du réservoir, par exemple sur le 3^ème tiers en partie haute du réservoir.
et en ce que l’on calcule le débit du fluide entrant dans le débitmètre de la façon suivante, le système d’acquisition et de traitement de données étant apte à réaliser les évaluations suivantes :
a) une détermination de l’information de l’état du fluide entrant : gazeux, diphasique ou sous-refroidi, à partir de la donnée de différence de pression entre deux points localisés dans l’espace environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil (∆P2 (P1A’-P1C’, ….)), permettant de déduire la hauteur de liquide en aval du réservoir, et donnant le niveau d’envahissement liquide en aval du réservoir ;
b) en fonction de cette information d’état, la détermination dudit débit en utilisant soit le différentiel de pression mesurée des deux côtés dudit l’orifice calibré présent sur la canalisation d’amenée du fluide, lorsque le fluide est 100% gazeux ou 100% liquide (sous refroidi), soit si l’on est en présence d’un fluide diphasique en appliquant la démarche suivante :
1) lorsque la différence de pression ∆P1C = P1C - P1C' d’une part, différence de pression existant entre le fond de la partie haute du réservoir et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil, et lorsque la différence de pression ∆P1B= P1B - P1B' d’autre part, différence de pression existant entre le fond de la partie intermédiaire du réservoir et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil, sont nulles, mais que la différence de pression ∆P1A= P1A - P1A', différence de pression existant entre le fond de la partie basse du réservoir et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil, n'est pas nulle, le différentiel de pression ∆P1A= P1A - P1A' permet de déduire la hauteur de liquide dans la partie basse du réservoir, par exemple sur le 1^er tiers en partie basse du réservoir , et par la suite le débit de fluide passant par les fentes de ce premier tiers bas, ceci en utilisant les coefficients lés à la largeur des fentes de ce premier tiers bas du réservoir ;

2) lorsque la différence de pression ∆P1C = P1C - P1C', différence de pression existant entre le fond de la partie haute du réservoir et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil est nulle, mais que la différence de pression ∆P1B= P1B - P1B' , différence de pression existant entre le fond de la partie intermédiaire du réservoir et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil, ne l’est pas, le différentiel de pression ∆P1B= P1B - P1B' permet de déduire la hauteur de liquide dans les deux tiers bas du déversoir (h2) et par la suite le débit de fluide passant par les fentes du réservoir bas, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes de ce réservoir bas, et l’on ajoute à ce débit le débit de fluide passant par les fentes du réservoir intermédiaire, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes de ce réservoir intermédiaire (h2-h1).

3) lorsque la différence de pression ∆P1C = P1C - P1C', différence de pression existant entre le fond de la partie haute du réservoir et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil n’est pas nulle, cette différence de pression ∆P1C = P1C - P1C' permet de déduire la hauteur de liquide dans l’ensemble du réservoir interne et par la suite le débit de fluide passant par les fentes du réservoir bas, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes de ce réservoir bas, débit auquel on ajoute le débit de fluide passant par les fentes du réservoir intermédiaire, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes de ce réservoir intermédiaire (h2-h1), et auquel on ajoute enfin le débit de fluide passant par les fentes du réservoir haut, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes de ce réservoir haut.
Un débitmètre selon la revendication 1, se caractérisant en ce que le réservoir interne comporte plusieurs systèmes de déversoirs successifs, la canalisation d’amenée du fluide débouchant à l’intérieur d’un premier déversoir, les déversoirs se déversant successivement l’un dans l’autre, jusqu’à se déverser dans l’espace intérieur à l’appareil entourant le réservoir, une paroi de chacun des déversoirs étant muni d’un système de multiples fentes de déversement du fluide, où la largeur des fentes est croissante entre le premier déversoir dans lequel débouche la canalisation d’amenée et le dernier déversoir de la série, et en ce que l’on calcule le débit du fluide entrant dans le débitmètre de la façon suivante, le système d’acquisition et de traitement de données étant apte à réaliser les évaluations suivantes :
a) une détermination de l’information de l’état du fluide entrant : gazeux, diphasique ou sous-refroidi, à partir de la donnée de différence de pression entre deux points localisés dans l’espace environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil (∆P2 (P1A’-P1C’, ….)), permettant de déduire la hauteur de liquide en aval du réservoir, et donnant le niveau d’envahissement liquide en aval du réservoir ;

b) en fonction de cette information d’état, la détermination dudit débit en utilisant soit le différentiel de pression mesurée des deux côtés de l’orifice calibré présent sur la canalisation d’amenée du fluide dont on veut mesurer le débit à l’équipement, lorsque le fluide est 100% gazeux ou 100% liquide (sous refroidi), soit lorsque l’on est en présence d’un fluide diphasique en appliquant la démarche suivante :
1) lorsque la différence de pression ∆P1A = P1A - P1A', différence de pression existant entre le fond dudit 1er déversoir rencontré par le fluide et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil est comprise entre un niveau minimum donné et un niveau maximum donné, niveau maximum donné correspondant à un niveau de débordement, ce différentiel de pression ∆P1A= P1A - P1A' permet de déduire la hauteur de liquide dans ce 1er déversoir rencontré par le fluide et ainsi le débit de fluide passant par les fentes de ce 1er déversoir rencontré par le fluide, ceci en utilisant les coefficients lés à la largeur des fentes de ce premier déversoir.

2) lorsque ladite différence de pression ∆P1A= P1A - P1A' est supérieure audit niveau maximum donné, entrainant un débordement de ce 1er déversoir rencontré par le fluide, et que la différence de pression ∆P1B= P1B - P1B’, différence de pression existant entre le fond du 2d déversoir, déversoir suivant le 1er déversoir dans la série et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil, est comprise entre un niveau minimum donné et un niveau maximum donné, le différentiel de pression ∆P1B= P1B - P1B’ permet de déduire la hauteur de liquide dans le déversoir No 2 dans lequel se déverse ledit 1er déversoir, et par la suite le débit de fluide passant par les fentes de ce déversoir No2, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes de ce déversoir No2.

3) lorsque ladite différence de pression ∆P1B= P1B - P1B’ est supérieure à un niveau maximum donné, et que la différence de pression ∆P1C= P1C - P1C’, différence de pression existant entre le fond du dernier déversoir de la série, et l’atmosphère environnant le réservoir au sein de l’espace intérieur au sein de l’appareil, est comprise entre un niveau minimum donné et un niveau maximum donné, ce différentiel de pression ∆P1C= P1C - P1C’ permet de déduire la hauteur de liquide dans ledit dernier déversoir (déversoir N°3) dans lequel se déverse ledit déversoir N°2, et par la suite le débit de fluide passant par les fentes de ce dernier déversoir, ceci en utilisant les coefficients liés à la largeur des fentes du réservoir No3.

4) lorsque la différence de pression ∆P1C= P1C - P1C’ est supérieure à un niveau maximum donné, le débitmètre est alors considéré en surcapacité, à savoir que le débit qui passe dans l’appareil est supérieur à la capacité de mesure de l’équipement, et toutes les mesures sont alors considérées comme neutralisées.