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La profondeur d’enfoncement des thermocouples, des résistances thermiques et des thermomètres bimétalliques utilisés sur site a une grande influence sur la précision des résultats de mesure. La profondeur d’insertion du capteur de température doit être déterminée en tenant compte à la fois de la conception et de l’élément thermique. 1. Comment calculer la profondeur d’insertion des thermocouples, des résistances thermiques et des thermomètres bimétalliques dans la conception ? Les méthodes les plus courantes de fixation des thermocouples, des résistances thermiques et des capteurs de température bimétalliques sont : filetage, bride, bride mobile et sans dispositif de fixation. Le calcul de la profondeur d’insertion du capteur de température varie selon la méthode de fixation, comme indiqué ici : http://yunrun.com.cn/upload/201908/02/201908022358537818.png Profondeur d’insertion : yunrun.com.cn/tech/2658.html ① Pour les capteurs de température fixés par filetage, la profondeur d’insertion se calcule en ajoutant la moitié de la taille du tuyau, la dimension de la saillie de fixation du capteur et l’épaisseur de l’isolation. ◆ Les thermocouples et les résistances thermiques disposent d’un étanchéité externe ; prendre en compte l’épaisseur de l’isolation permet d’assurer une installation ou un démontage faciles sans endommager la structure de l’isolation. Les longueurs les plus courantes pour les saillies de fixation des capteurs de température sont 60 mm et 120 mm (elles peuvent également être fabriquées sur mesure), tandis que l’épaisseur typique de l’isolation est de 120 mm. ◆Le thermomètre bimétallique est hermétiquement scellé à l’intérieur ; la méthode de calcul de la profondeur d’insertion est identique, mais la dimension du bossage du capteur de température doit être diminuée de 30 mm (cela est lié à la structure du bossage ; vous pouvez rechercher « bossage du capteur de température » sur Baidu pour en savoir plus sur les dimensions et la structure du bossage d’installation des capteurs de température). ② La profondeur d’insertion du capteur de température monté sur une bride fixe se calcule en ajoutant la moitié de la taille du tuyau, la taille du tuyau de connexion de la bride et l’épaisseur de l’isolation. ③ Pour les capteurs de température sans dispositif de fixation, avec bride mobile ou filetage mobile, c’est l’utilisateur qui doit ajuster la profondeur d’insertion ; par exemple, pour un thermocouple inséré dans le foyer pour mesurer la température, la profondeur d’insertion se calcule généralement en ajoutant la longueur réelle insérée dans le foyer, l’épaisseur du corps du foyer (y compris l’épaisseur des parois du foyer) et l’épaisseur de l’isolation. 2. Quelles autres questions doivent être prises en compte pour calculer la profondeur d’insertion des thermocouples, des résistances thermiques et des thermomètres bimétalliques ? ①Selon le milieu de mesure, la profondeur d’insertion du capteur de température varie. Afin d’assurer la précision des mesures, il est nécessaire d’enfoncer toute la partie sensible du capteur de température dans le milieu à mesurer. La longueur d’immersion requise pour les capteurs de température est généralement la suivante : ◆ Pour la mesure des gaz, le thermocouple doit avoir une longueur d’immersion supérieure à 95 mm, tandis que les résistances thermiques et les thermomètres bimétalliques doivent en avoir une supérieure à 115 mm. ◆Lors de la mesure de liquides, les thermocouples, les résistances thermiques et les thermomètres bimétalliques doivent tous avoir une longueur supérieure à 46 mm. ◆La profondeur d’insertion totale du capteur de température est : sa saillie de montage + l’épaisseur de la paroi du tuyau + la longueur de plongée. ②Selon les appareils, en raison de leur emplacement d’installation différent, la profondeur d’enfoncement du capteur de température varie. Dans la conception, on prend souvent comme référence la ligne centrale du tuyau pour calculer la profondeur d’insertion du capteur de température. Ce calcul est adapté à la plupart des applications, mais il peut ne pas être approprié pour la mesure de la température dans les tuyaux de grand diamètre, les équipements de type tour ou les chambres de combustion. D’une part, cela peut entraîner un gaspillage, et d’autre part, il devient impossible d’effectuer une fixation stable. Par exemple, pour la mesure de la température dans les équipements de type tour en général, lorsque le capteur de température est installé horizontalement, une profondeur d’insertion de 300 à 400 mm suffit. Pour la mesure de la température dans la chambre de combustion des chaudières, les capteurs de température sont généralement installés horizontalement ; en déduisant l’épaisseur des briques réfractaires du corps de la chaudière, il suffit que le thermocouple soit inséré de 150 mm à l’intérieur de la chaudière. ③Pour différentes diamètres de tuyaux, en raison des vitesses de flux différentes, la profondeur d’insertion du capteur de température varie. Le flux du fluide dans le tuyau peut présenter deux états, le flux laminaire et le flux turbulent, en fonction de la vitesse de flux ; cette vitesse est maximale au centre du tuyau et minimale près des parois. Lorsque la vitesse du flux est faible, le fluide s’écoule en couches sans se mélanger, ce phénomène est appelé flux laminaire. En augmentant progressivement la vitesse du flux, les lignes de courant du fluide commencent à osciller de manière ondulée ; la fréquence et l’amplitude de ces oscillations augmentent avec l’augmentation de la vitesse. De telles lignes de courant sont appelées flux de transition ； Lorsque la vitesse du flux augmente considérablement, les lignes de courant deviennent indistinctes ; le champ de flux contient de nombreux petits tourbillons, le flux laminaire est perturbé, et il y a non seulement glissement entre les couches de flux adjacentes, mais aussi mélange. À ce moment-là, le fluide effectue un mouvement irrégulier, générant des vitesses partielles perpendiculaires à l’axe du tube de flux ; ce type de mouvement est appelé turbulence. En état de turbulence, le capteur de température peut mesurer des variations de température du milieu relativement uniformes, dès qu’il traverse une fine couche de régime laminaire à la paroi du tuyau. Dans un état de flux laminaire, les variations de température en amont sont d’abord détectées au centre du tuyau, puis progressivement aux parois du tuyau. La variation de température détectée à 1/4 du tuyau présente seulement un très court retard par rapport à celle du centre. Pour cette raison, la profondeur d’insertion du capteur de température n’est pas nécessairement mesurée à partir du centre du tuyau, surtout pour les tuyaux de grand diamètre ; sinon, le capteur de température deviendrait trop long, ce qui entraîne une augmentation des coûts et un risque accru de détérioration. La profondeur d’insertion du capteur de température est calculée à partir en dessous des filetages ou de la bride de fixation fournis avec le capteur. Si le tuyau dispose d’un support de vis, dont la hauteur est de 40 mm, cette hauteur doit être respectée, quel que soit le diamètre du tuyau. La longueur de la partie sensible du capteur de température est d’environ 30 mm. Cette partie doit se trouver sur la ligne centrale du tuyau. Ainsi, en supposant que le diamètre du tuyau soit de 500 mm, la profondeur d’insertion du capteur de température est la suivante : rayon du tuyau 250 + siège de la vis de fixation 40 + partie du capteur 30 = 320 mm. Si, d’un point de vue technique, ce tuyau reste constamment plein sur une longue période et que son diamètre est important, alors il n’est pas soumis à cette règle ; il suffit que la longueur insérée dans le tuyau soit égale ou supérieure à 10 fois le diamètre du tuyau de protection ； Si certains tuyaux possèdent une couche d’isolation assez épaisse, la hauteur du siège de boulon peut être plus élevée. Si le diamètre des tuyaux de processus est trop petit (moins de 80 mm), il convient de fabriquer un tube d’élargissement pour le capteur de température ; il s’agit d’un changement de diamètre nécessaire pour les tuyaux à petit diamètre afin de répondre aux exigences de mesure de la température. Pour l’installation des thermocouples et des résistances thermiques, il convient de veiller à ce que cela favorise une mesure précise de la température, assure la sécurité et facilite la maintenance, sans affecter le fonctionnement de l’équipement ni les opérations de production ; tous ces critères doivent être respectés. Lors du choix de l’emplacement d’installation et de la profondeur d’enfoncement du capteur de température, il convient de prendre en compte les points suivants : ① Afin d’assurer un échange thermique suffisant entre l’extrémité de mesure du thermocouple ou de la résistance thermique et le milieu à mesurer, il faut choisir judicieusement l’emplacement du point de mesure, en évitant autant que possible d’installer le capteur de température près de vannes, tournants ainsi que dans les endroits difficiles d’accès des tuyauteries et des équipements ； ②Les thermocouples et les résistances thermiques munis d’un étui de protection subissent des pertes de chaleur par conduction et par rayonnement. Afin de réduire les erreurs de mesure, ces éléments doivent avoir une profondeur d’insertion suffisante : ◆ Pour les résistances thermiques utilisées pour mesurer la température du fluide au centre d’un tuyau, leur extrémité de mesure doit généralement être insérée au centre du tuyau (en installation verticale ou inclinée). Si le diamètre du tuyau contenant le fluide à mesurer est de 200 millimètres, la profondeur d’insertion de la résistance thermique doit être de 100 millimètres ； ◆Pour la mesure de la température des fluides à haute température, haute pression et à haute vitesse (comme la température de la vapeur principale), afin de réduire la résistance du revêtement de protection au fluide et d’éviter sa rupture sous l’action de ce dernier, on peut recourir à une insertion peu profonde du tube de protection ou à une résistance thermique en gaine thermique. Dans le cas d’une résistance thermique avec revêtement de protection d’insertion peu profonde, la profondeur d’insertion dans le tuyau de vapeur principale doit être d’au moins 75 mm ； La profondeur d’insertion standard pour une résistance thermique à enrobage chauffant est de 100 mm ； ◆Si l’on doit mesurer la température des gaz dans la cheminée, même si le diamètre de celle-ci est de 4 m, une profondeur d’insertion de 1 m pour la résistance thermique suffit ； ◆Lorsque la profondeur d’enfoncement de l’échantillon à mesurer dépasse 1 m, il convient de l’installer le plus verticalement possible, ou de mettre en place des supports et des gaines de protection. 3. Comment mesurer la profondeur d’insertion des thermocouples, des résistances thermiques et des thermomètres bimétalliques une fois reçus ? ①Pour les capteurs thermocouples et résistifs à température montés avec des filets fixes, la profondeur d’insertion correspond à la longueur allant de la surface de serrage à l’extrémité des filets jusqu’à leur sommet (la longueur des filets est également prise en compte) ； http://yunrun.com.cn/upload/201908/02/201908022229468499.png ②La profondeur d’enfoncement du thermomètre bimétallique correspond à la longueur entre la surface de serrage du sommet de la filetage et le sommet même (la longueur du filetage n’est pas prise en compte) ； http://yunrun.com.cn/upload/201908/02/201908022249481986.png ③ La profondeur d’enfoncement du capteur de température monté sur la bride fixe correspond à la longueur entre la surface de serrage de la bride et son extrémité (l’épaisseur de la bride n’est pas prise en compte) ； http://yunrun.com.cn/upload/201908/02/201908022242242520.png ④ Capteurs thermoelectriques ou à résistance thermique à filetage mobile ou à bride mobile, permettant à l’utilisateur d’ajuster lui-même la profondeur d’insertion dans la plage de longueur totale. 4. Quel est le rapport entre la profondeur d’insertion et la longueur totale des thermocouples, des résistances thermiques et des thermomètres bimétalliques ? Longueur totale du capteur de température = Profondeur d’insertion du capteur de température + Longueur de l’extrémité arrière. ① Pour les thermocouples et résistances thermiques montés de manière conventionnelle, la longueur totale = Profondeur d’insertion + 150 mm (150 mm est une valeur standard ; elle peut être augmentée ou diminuée en fonction des besoins d’installation sur site). ②Longueur totale des thermocouples et résistances thermiques à structure spéciale = profondeur d’insertion + dimensions de la structure par défaut du fabricant (ces dimensions ne sont pas réglementées ; se référer aux documents techniques du fabricant). ③ Longueur totale de la température bimétallique = profondeur d’insertion + longueur de l’extrémité arrière (pas de norme fixée ; se référer aux documents techniques du fabricant). Pour les thermocouples, les résistances thermiques et les thermomètres bimétalliques, même si leur qualité intrinsèque est satisfaisante, des procédures d’installation conformes sont également essentielles. Afin d’obtenir des résultats de mesure aussi précis que possible et de réduire les erreurs au minimum, il est impératif de bien maîtriser la profondeur d’enfoncement des thermocouples, des résistances thermiques et des thermomètres bimétalliques.