Brevet FR2318410A1 — publié le 19770211

La présente invention se rapporte à n calorimètre destiné à mesurer la quantité de chaleur cédée par un fluide en mouvement, ce calorimètre comprenant des moyens de mesure de température destinés à mesurer la différence entre la température d'aller (température d'entrée) et la température de retour (température de sortie) du fluide, des moyens de mesure de volumes pour mesurer le volume du fluide en circulation ainsi que des moyens pour calculer la quantité de chaleur cédée à partir de la différence des températures et du volume. Dans les dispositifs connus de ce type, qui calculent la quantité de chaleur cédée seulement à l'aide de la différence des températures et du volume, on commet une erreur, du fait que la chaleur spécifique du fluide(ici on envisagera plus particuliè rement lteau) n'a pas des variations entièrement négligeables en fonction de la température. L'expression exacte de la quantité de chaleur cédée est donnée par la relation suivante où Zut = temps hV = enthalpie du courant d'eau d'aller (d'entrée), hR = enthalpie du courant d'eau de retour (de sortie) m = masse de l'eau. Si l'on introduit, dans l'expression ci-dessus, le facteur appelé facteur k déterminé par la relation suivante où ti t est la différence entre la température d'aller tv et la température de retour tR et v le volume de veau, on obtient Comme on le voit, cette expression renferme précisément les deux grandeurs qui sont mesurées directement dans les dispositifs connus, savoir la différence de température t t et le volume v. Dans les dispositifs connus, il est courant de poser k = 1. Comme cependant, pour les températures utilisées, k s'écarte assez fortement de la valeur 1, on introduit ainsi une imprécision assez importante. On réduit certes un peu cette erreur en remplaçant la valeur k = 1 par une valeur un peu inférieure, par exemple k = 0,985. Cependant, on ne peut, même ainsi, obtenir de précision satisfaisante, du fait que k varie ave avec la température de l'eau, car on a également où Cp, chaleur spécifique de l'eau et y , poids spécifique de l'eau, varient non linéairement avec la température de l'eau. Comme il ressort des indications précédentes, on a souhaité réaliser avec des moyens simples un calorimètre permettant d'effectuer, en tenant compte de la variation du facteur k avec la température, une mesure des quantités de chaleur beaucoup plus précise qu'avec les dispositifs connus antérieurement, et l'invention vise à mettre en oeuvre un dispositif de ce genre. Pour atteindre cet objectif, le calorimètre selon l'invention est caractérisé en ce que les moyens de mesure de la température mesurent la température de sortie et en ce qu'il comporte des moyens qui corrigent la quantité de chaleur calculée à l'aide d'un facteur correctif k variant linéairement avec la température de sortie, pour tenir compte de la variation avec la température de la chaleur spécifique et du poids spécifique du fluide. L'invention se base sur le fait surprenant qu'en faisant varier de façon appropriée le facteur k linéairement en fonction de la température de sortie, on peut obtenir une correction de la quantité de chaleur mesurée telle qu'elle soit très proche,dans un domaine très étendu de températures de sortie et de différences de températures, des valeurs calculées exactement à l'aide des résultats de mesure.On expliquera cela plus loin en détail, en se référant auxdessinsannexés Du fait que la correction est linéaire, elle peut donc être effectuée avec des moyens extrêmements simples. Dans le cas où les moyens de mesure de la température engendrent un premier signal électrique fonction linéaire de la différence de température, où les moyens de mesure de volume engendrent un second signal électrique fonction linéaire du volume et où les moyens de calcul combinent le premier signal et le second signal, pour donner une indication de la quantité de chaleur cédée, les moyens de mesure de la température peuvent, selon l'invention, engendrer en outre un troisième signal fonction linéaire de la température de sortie et l'on peut prévoir des moyens qui ont pour effet que le troisième signal agit linéairement sur le premier et/ou le second signal. Comme on le voit, on obtient, dans ce cas, la correction d'une façon ex treemement simple. Un mode de réalisation pratique d'un dispositif de ce genre dans lequel le premier signal se compose d'une série de courtes impulsions dont la fréquence de répétition est une fonction linéaire de la différence de températures, le second signal est une série d'impulsions dont le nombre est une fonction linéaire du volume et les moyens de calcul comptent le nombre d'impulsions du premier signal qui apparaissent en présence des impulsions du second signal, est caractérisé en ce que le troisième signal est envoyé a des moyens de mesure des volumes agencés de façon que les impulsions du second signal aient chacune une durée qui soit une fonction linéaire du troisième signal.Dans un dispositif de ce genre, les moyens de mesure des volumes peuvent, selon l'invention, comprendre unmultivibrateur monostable qui est déclenché chaque fois qu'un volume donné a été mesuré et délivre ainsi une impulsion dont la durée est déterminée par le troisième signal. L'invention sera mieux comprise encore à l'aide de la description détaillée oui suit et des dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif, dessins sur lesquels : - la figure 1 est un schéma de montage d'un mode d'exécution d'un calorimètre selon l'invention, et - les figures 2 4 représentent différentes courbes contribuant à la compréhension de l'invention. On a représenté sur la figure 1 un récepteur thermique 1 auquel parvient, par une conduite 2, de l'eau chaude et qui délivre l'eau légèrement refroidie par une conduite 3. Dans la conduite 2 est placé un premier capteur de température 4 qui transforme la température de l'eau d'aller (d'entrée) de la conduite 2 en un signal électrique qui est transmis à un convertisseur tension-fréquence 5. Un second capteur de température 4' est placé dans la conduite 3 et il transforme la température de l'eau de retour (de sortie) en un second signal électrique qui est également transmis au convertisseur 5. Ce convertisseur 5 délivre sa sortie un signal impulsionnel dont la fréquence de répétition f est proportionnelle à la différence entre la température d'aller (température d'entrée) tV et la température de retour (température de sortie) tR : f = kl(tv - tR) où kl est un facteur de proportionnalité. A l'aide d'un débitmètre 6, on mesure le volume de l'eau qui passe par le récepteur thermique 1. L'appareil de mesure 6 envoie, chaque fois qu'un volume d'eau donné le traverse, une impulsion à un multivibrateur monostable 7. Ce multivibrateur est déclenché par chaque impulsion d'arrivée et délivre alors en sortie une impulsion dont la durée est indépendante de la forme des impulsions d'arrivée et a une valeur telle qu'elle embrasse un nombre important d'impulsions apparaissant en sortie du convertisseur 5. Le signal de sortie du convertisseur 5 est transmis par une ligne 8 à une première entrée d'un compteur 9 et le signal de sortie du multivibrateur 7 est transmis par une ligne 10 à une seconde entrée de ce compteur. Celui-ci est agencé de façon à compter le nombre des impulsions qui sont transmises à la première entrée par la ligne 8 pendant la durée des impulsions arrivant par la ligne 10. Par une conversion appropriée du nombre des impulsions comptees et par un dimensionnement approprié du montage décrit, on peut obtenir un résultat de mesure que l'on peut indiquer au moyen d'un élément indicateur 11, par exemple un compteur électromécanique, et qui constitue une expression de la quantité de chaleur qui a été cédée par le fluide au récepteur thermique 1. Dans le montage décrit jusqu'ici, on n'a pas encore tenu compte de la variation du poids spécifique et de la chaleur spécifique de l'eau avec la température de ladite eau. Le résultat de mesure obtenu ne peut donc être correct que pour une différence déterminée entre la température d'entrée et la température de sortie et une température déterminée de l'eau. On a représenté sur la figure 2 la variation du poids spécifique 9 de l'eau avec la température t. La figure 3 montre de façon analogue la variation de la chaleur spécifique Cp avec la température. Du fait que la chaleur spécifique ou capacité calorifique C p est basée sur la masse de l'eau et que c'est le volume de l'eau que l'on mesure au moyen du débitmètre 6, il est clair que l'on aurait en fait pu s'attendre a devoir effectuer une correction extrêmement compliquée pour obtenir une conformité appropriée entre les résultats de mesure et les conditions effectives. il a donc été extrêmement surprenant de découvrir que l'on pouvait obtenir une excellente approximation des conditions exactes par une correction très simple. C'est ce que l'on a représenté de façon plus précise sur la figure 4 qui représente la variation du facteur k précité avec la température tR de l'eau de sortie pour différentes valeurs de la différence de temperatures Et. Ces valeurs calculées sont représentées sur la figure 4 par des courbes en traits pleins. Cette figure comprend en outre une droite en tirets dont l'équa- tion mathématique est k = (1,0057 - 0,00033 tR) Il est clair que cette ligne constitue une approximation excellente des courbes exactes, et il y a lieu de remarquer spécialement qu'il s'agit ici d'une approximation nettement meilleure que la valeur constante précitée k = 0,985 utilisée antérieurement, valeur qui est également représentée sur la figure sous la forme d'une ligne en traits mixtes. On réalise la correction approximative par un facteur k variant linéairement dans le dispositif représenté sur la figure 1 de façon extrêmement simple : le signal provenant du capteur de température 4' qui représente la température de sortie t R est envoyé par une ligne 12 au multivibrateur mono stable 7 en tant que tension de commande qui règle la durée des impulsions de sortie du multivibrateur. Cette durée T1 peut s'exprimer par T1 = (k2 - k3.tR). expression où k2, k3 et k4 sont des constantes et où la grandeur entre parenthèses représente le facteur k cité. Comme il ressort de ce qui précède, le dispositif décrit permet d'obtenir un calorimètre qui tient compte, en utilisant des moyens extrêmement simples, des variations avec la température du poids spécifique et de la chaleur spécifique, de sorte que l'on obtient un résultat de mesure qui correspond à la valeur exacte avec une approximation extrêmement bonne. On a représenté sur la figure 1, en plus des composants dé3à décrits,-une ligne 13 qui transmet le signal du débitmètre 6 à un indicateur 14, par exemple un compteur électromagnétique, qui peut etre incorporé dans un seul et même appareil 15 avec l'indicateur 11. Il va de soi que l'on peut apporter la description précédente et auxdessinsannexés de nombreuses modifications de détail, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Calorimètre, destiné à mesurer la quantité de chaleur cédée par un fluide en mouvement, comprenant des moyens de mesure de la température pour mesurer la différence entre la température d'aller (température d'entrée) et la température de retour (température de sortie) du fluide, des moyens de mesure de volumes pour mesurer le volume du fluide en mouvement, ainsi que des moyens pour calculer la quantité de chaleur cédée à partir de la différence de températures et du volume, caractérisé en ce que les moyens de mesure de la température (4, 5, 4') mesurent la température de sortie tR et en ce que ledit calorimètre comporte des moyens (12, 7) qui corrigent la quantité de chaleur calculée au moyen d'un facteur correctif k fonction linéaire de la température de sortie tR, tenant compte desvariations avec la température de la chaleur spécifique Cp et du poids spécifique S du fluide. 2. Calorimètre selon la revendication 1, dans lequel les moyens de mesure de la température engendrent un signal électrique fonction linéaire de la différence de températures, les moyens de mesure des volumes engendrent un second signal électrique fonction linéaire du volume et les moyens de calcul combinent le premier signal et le second signal, dans le but de produire une indication représentative de la quantité de chaleur cédée, caractérisé en ce que les moyens de mesure de la température (4, 5, 4') engendrent, en outre, un troisième signal fonction linéaire de la température de sortie tR et en ce que ledit calorimètre comporte des moyens qui ont pour effet que le troisième signal agit linéairement sur le premier et/ou le second signal. 3. Calorimètre selon la revendication 2, dans lequel le premier signal comprend une série d'impulsions courtes dont la fréquence de répétition f est fonction linéaire de la différence de températures t, le second signal est une série d'impulsions dont le nombre est fonction linéaire du volume et les moyens de calcul comptent le nombre des impulsions du premier signal qui apparaissent en présence des impulsions du second signal1 caractérisé en ce que le troisième signal est transmis aux moyens de mesure du volume (6, 7) qui sont agencés de façon que les impulsions du second signal aient chacune une durée TI fonction linéaire du troisième signal. 4. Calorimètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de mesure du volume (6, 7) comprennent un multivibrateur monostable (7) qui est déclenché chaque fois qu'un volume donné a été mesuré et délivre ainsi une impulsion dont la durée T1 est déterminée par le troisième signal.