Perte de produit pendant l'inspection d'un distributeur de carburant de vente au détail

Table des matières


Par : Christian Lachance,
Ingénieur principal - Mesure des liquides
Ingénierie et services de laboratoire
Mesures Canada

Date :

Introduction

Les distributeurs de carburant de vente au détail ont traditionnellement été étalonnés au moyen d'une mesure d'essai à col ouvert de 20 L. Peu après l'introduction de nouvelles méthodes et de nouvel équipement d'essai, des anomalies ont été rapportées entre celles-ci et les méthodes d'essai traditionnelles. Les nouvelles méthodes ont recours, entre autre, au matériel d'étalonnage à boucle fermée et à des essais effectués avec des liquides à faible volatilité.

Des études préalables sur la précision de la méthode d'essai traditionnelle ont conclu que lorsque le produit utilisé était de l'essence, l'évaporation du carburant pendant l'essai pouvait être un facteur qui contribue de façon importante à l'incertitude associée à cette méthode d'essai.

On a procédé à une étude pour déterminer l'incidence de l'évaporation du carburant dans une panoplie de conditions d'étalonnage que l'on rencontre généralement lors d'essais sur le terrain. Cette étude comprenait également une analyse des différents éléments du matériel d'étalonnage et de l'erreur systématique associée à la méthode.

Méthode d'essai

On a utilisé un petit tube étalon bidirectionnel de 20 L pour livrer une quantité connue d'essence au moyen du tuyau et du pistolet du distributeur dans une mesure d'essai traditionnelle de 20 L. L'essai a été répété avec un étalon à rétention de vapeur et une cuve étalon sur chariot pour faire une étude comparative et examiner d'autres méthodes d'étalonnage. On a ensuite utilisé la différence entre le volume de liquide mesuré avec l'équipement d'essai et le volume de liquide délivré par le tube étalon afin d'estimer la perte par évaporation du produit liquide pendant l'essai.

Le diagramme ci-dessous décrit le montage pour l'essai.

Figure 1. Montage pour l'essai de l'étude des pertes dues à l'évaporation.

Montage pour l'essai de l'étude de l'effet des pertes dues à l'évaporation, tel que décrit ci-dessus.

Chaque composante de l'équipement a été soumise à cinq essais à faible débit, généralement de l'ordre de 15 L/m, et cinq essais à grand débit, généralement de l'ordre de 30 L/m. La température moyenne d'écoulement relevée à hauteur de l'étalon, la pression dans l'étalon et la température du produit dans l'équipement d'essai ont été consignées.

Les essais ont été effectués à six occasions différentes étalées sur une période de sept mois dans le but d'évaluer les effets d'une variété de conditions ambiantes ainsi que les propriétés du carburant. Des échantillons de carburant ont été prélevés avant et après chaque essai, puis envoyés au laboratoire pour une mesure de la pression de vapeur Reid (PRV).

Pour comprendre et analyser les résultats d'essai obtenus avec la mesure d'essai et le tube étalon, il est important de connaître les diverses sources d'erreurs. Ci-dessous, une liste indiquant les sources importantes d'erreurs pour les deux systèmes.

Mesure d'essai

  • Incertitude associée à l'étalonnage
  • Différence de la température du liquide entre le compteur et la mesure d'essai
  • Différence de la pression du liquide entre le compteur et la mesure d'essai
  • Dilatation thermique de la mesure d'essai
  • Perte de produit pendant le transfert
  • Erreur de lecture
  • Variation de mouillage due aux différentes propriétés des produits
  • Dérive due au corps endommagé de la mesure d'essai

Tube étalon

  • Incertitude associée à l'étalonnage
  • Différence de la température du liquide entre le compteur et le tube étalon
  • Différence de la pression du liquide entre le compteur et le tube étalon
  • Effets de la température et de la pression sur le tube étalon
  • Rupture du joint d'étanchéité
  • Variations du volume du raccord
  • Répétabilité de la course du piston

Le but de cette étude étant d'évaluer les effets de l'évaporation, certains des facteurs mentionnés ci-dessus ont été éliminés ou atténués par l'application de corrections.

Tout le matériel d'essai a été étalonné contre l'ensemble tube étalon, tuyau et pistolet en utilisant de l'eau. Le but de cette démarche était de réduire au minimum l'erreur systématique de l'étalonnage entre le tube étalon et l'équipement d'essai à moins de ± 5 mL.

Des corrections ont été appliquées en fonction de la pression et des effets de la dilatation thermique du liquide , ainsi que des effets de la pression et de la température sur le matériel d'étalonnage. L'exactitude de ces corrections est estimée à environ ± 5 mL.

Certains des facteurs sont de nature aléatoire et donc ne contribuent pas de façon marquante puisqu'on a pris la moyenne de plusieurs essais. Il s'agit des erreurs associées à la lecture de l'équipement d'essai par l'opérateur (y compris les erreurs de résolution) et à la fidélité du tube étalon.

Des essais ont été effectués pour vérifier l'étanchéité des joints du tube étalon. On a abordé les problèmes de variation du volume dans le raccord en appliquant les procédures appropriées et en réduisant ce volume au minimum.

L'équipement d'essai utilisé pour cette étude est très stable; une inspection visuelle permet d'en vérifier la stabilité.

Parmi les autres facteurs qui contribuent à la différence, il y a la perte de produit pendant le transfert et, d'une incidence moindre, l'effet de mouillage associé à l'utilisation d'un liquide autre que le liquide utilisé pour l'étalonnage.

Équipement

Tube étalon

Le tube étalon est un modèle bidirectionnel de 20 L. Il n'y a pas de tronçon de course préalable ni postérieure puisque le volume est défini par les limites de la course du piston. Un robinet à quatre voies est utilisé pour l'inversion et le rétablissement de l'écoulement. Avant chaque série d'essais, un essai d'étanchéité a été effectué pour vérifier l'intégrité du joint du piston et du robinet à quatre voies.

La température et la pression du produit en écoulement sont relevées à l'entrée et à la sortie. On commence un essai d'étalonnage en faisant circuler le produit jusqu'à ce que la température soit stable, c'est-à-dire jusqu'à ce que la différence entre la température à l'entrée et à la sortie soit en deçà de 0,3 °C et que la température de sortie ne varie pas pendant l'essai.

Le volume de l'étalon est corrigé en fonction de l'effet de la température de l'acier. On mesure la température et la pression dans l'étalon pour pouvoir tenir compte des facteurs de correction de la compressibilité et de la dilatation thermique du liquide. On considère que la température du liquide dans l'étalon est la température moyenne du produit en écoulement relevée à la sortie, pendant l'essai. La pression du produit dans l'étalon est celle du produit à l'entrée, relevée avant le début de l'essai.

L'étalon a été équipé d'un tuyau et d'un pistolet de distributeur standard, sans écran pare-éclaboussures.

Mesures d'essai

Les essais ont été effectués avec une mesure d'essai traditionnelle en acier inoxydable, dont le col a un diamètre de 4 pouces et qui a été équipé d'un cylindre de déplacement amovible pour une meilleure résolution de lecture.

Dans tous les essais, on s'est servi d'une sonde à immersion pour mesurer la température du produit dans la mesure d'essai, après l'essai. La température ainsi obtenue a été utilisée pour la correction de la dilatation de l'acier de la mesure d'essai et de la dilatation du liquide.

Aucune précaution n'a été prise pendant l'essai pour atténuer les éclaboussures ou la perte due à l'évaporation.

Étalon de rétention des vapeurs

Le modèle d'étalon de rétention des vapeurs (ÉRV) est une cuve étalon de 20 L, dont le col a 2 pouces de diamètre, et qui est équipé d'une canalisation de retour du carburant vers un réservoir. Le col est couvert et doté d'un tuyau de dégagement des vapeurs qui aboutit au réservoir. Un soufflet est ajouté au réservoir. Lorsque la cuve étalon est vidée, l'air aspiré provient du réservoir et du soufflet; au moment du remplissage, les vapeurs dans la cuve sont d'éplacées et remplissent le soufflet. L'équipement est étanche et crée un environnement où l'air est saturé de vapeur de carburant, ce qui réduit considérablement l'évaporation du produit.

La température du produit est mesurée au moyen d'un thermomètre fixe dont la sonde est immergée directement dans le liquide.

Chariot d'étalonnage

Il s'agit d'un modèle essentiellement semblable à celui qui est décrit ci-dessus sauf que le soufflet est remplacé par un évent qui permet d'introduire de l'air frais pendant la vidange du réservoir.

Calculs

L'équation suivante permet d'obtenir le volume de liquide livré par le tube étalon :

V étalon = V étalon de base × cts étalon

Où :

  • VÉtalon = volume du liquide livré par le tube étalon à la température (T étalon) et à la pression de l'étalon
  • VÉtalon de base = volume du tube étalon à la température de référence (15 °C)
  • ctsÉtalon = correction pour la dilatation thermique de l'acier de tube étalon due à la température de celle-ci.

Le volume du liquide mesuré par la mesure d'essai en tenant compte de :

  • l'incidence de la température de l'acier de l'équipement d'essai,
  • la dilatation thermique du liquide entre la tube étalon et l'équipement d'essai,
  • la dilatation du liquide due à la baisse de pression entre le tube étalon et l'équipement d'essai,

est obtenu à partir de l'équation suivante :

V tm = ((V base tm + lecture) × cts tm × (ctl tm ÷ ctl étalon)) ÷ cpl étalon

Où :

  • VTM = volume du liquide mesuré avec l'équipement, livré par le tube étalon et corrigé en fonction de la température et de la pression de l'étalon
  • VbaseTM = volume à livrer (eau) de l'équipement d'essai à la température de référence et corrigé en fonction de l'erreur systématique associée au tube étalon
  • ctlTM ÷ ctlÉtalon = correction pour la dilatation du liquide due à la différence de température entre le tube étalon et l'équipement d'essai
  • ctsTM = correction pour la dilatation thermique de l'acier de l'équipement d'essai
  • cplÉtalon = correction pour la dilatation du liquide causée par la baisse de pression entre le tube étalon et l'équipement d'essai.

On obtient la différence entre le volume du liquide mesuré au moyen de l'équipement d'essai auquel toutes les corrections ont été appliquées et le volume calculé livré par le tube étalon, par l'équation suivante :

Différence par rapport au tube étalon après toutes les corrections = VÉtalonVTM

Cette valeur représente l'effet combiné de la perte due à l'évaporation et de l'erreur associée au mouillage de l'équipement d'essai.

On obtient la différence entre le volume du liquide mesuré au moyen de l'équipement d'essai avant l'application des corrections et le volume calculé livré par le tube étalon, par l'équation suivante :

Différence avec le tube étalon avant toute correction = VÉtalon − (VbaseTM + Lecture)

La valeur ainsi obtenue représente l'erreur associée à l'équipement d'essai quand aucune correction n'est appliquée à la lecture de l'équipement en question.

Aux fins d'analyse, la valeur de chaque correction a été calculée comme suit :

  • Correction pour l'acier de l'équipement d'essai = (VbaseTM + Lecture) × ctsTM
  • Correction pour la dilatation thermique du liquide = (VbaseTM+ Lecture) × ctlTM ÷ ctlÉtalon
  • Dilatation du liquide due à une baisse de pression = (VbaseTM+ Lecture) ÷ cplÉtalon

Les valeurs de correction étant petites par rapport à la valeur de la mesure, on calcule le volume de l'équipement d'essai par une autre méthode approximative :

VTM ≈ (VbaseTM + Lecture) + correction pour l'acier de l'équipement d'essai + correction pour la dilatation thermique du liquide + dilatation du liquide due à une baisse de la pression

Pression de vapeur

La pression de vapeur du carburant dans les conditions d'étalonnage a été calculée d'après le modèle indiqué à l'annexe B du chapitre 19.4 du API Manual Petroleum Measurement Standards, à partir d'une valeur de s = 3 dans la pente de courbe de distillation ASTM pour une évaporation de 10 % et une température exprimée en degrés F par point de pourcentage.

Le graphique suivant fournit les résultats de ce modèle pour la variété d'essence visée par cette étude. La pression de vapeur du produit était la plus basse en été à 50 PVR et la plus élevée en hiver à 110 PVR.

Figure 2. Pression de vapeur réelle des produits pétroliers raffinés.

Pression de vapeur réelle des produits pétroliers raffinés. Les données sont disponibles dans le tableau ci-dessous.
Description de la figure 2
Données pour la figure 2 — Pression de vapeur réelle des produits pétroliers raffinés.
Pression de vapeur (kPa) Température (°C)
PVR = 50
26.0 16.7
12.6 −2
13.7 0
14.9 2
16.1 4
17.4 6
18.8 8
20.3 10
21.9 12
23.6 14
25.4 16
27.3 18
29.3 20
31.4 22
33.7 24
36.1 26
38.6 28
41.3 30
44.1 32
47.0 34
PVR = 80
16.2 −10
17.6 −8
19.0 −6
20.6 −4
22.3 −2
24.1 0
26.0 2
28.0 4
30.1 6
32.4 8
34.8 10
37.3 12
40.0 14
42.9 16
45.9 18
49.0 20
52.4 22
55.9 24
59.6 26
PVR = 110
16.0 −20
17.5 −18
19.0 −16
20.6 −14
22.3 −12
24.1 −10
26.1 −8
28.2 −6
30.4 −4
32.7 −2
35.2 0
37.9 2
40.7 4
43.6 6
46.7 8
50.1 10
53.5 12
57.2 14
61.1 16
65.2 18

Résultats

Les valeurs de la « différence de volume avant correction » représentent l'erreur associée à l'équipement d'essai quand aucune correction n'a été appliquée à la lecture de l'équipement d'essai.

Les valeurs de la « différence de volume après toutes les corrections » représentent l'effet combiné de la perte par évaporation et de l'erreur associée au mouillage de l'équipement d'essai.

La « Correction pour la température de l'acier de l'équipement » est la correction pour la dilatation de l'acier de l'équipement d'essai due aux effets thermique.

La « correction pour la température du liquide » est la correction pour la dilatation du liquide due à la différence de température entre le tube étalon et l'équipement d'essai.

La « correction pour la pression du liquide » est la correction pour la dilatation du liquide due à une baisse de pression entre le tube étalon et l'équipement d'essai.

Toutes les valeurs indiquées sont une moyenne de 5 essais sur une quantité de 20L.

Tableau 1. Résultats pour l'essai du 23 août 2005.
Équipement d'essai Débit Température du tube étalon (°C) Pression du tube étalon (kPa) Différence de volume avant corrections (mL) Correction pour la température de l'acier de l'équipement (mL) Correction pour la température du liquide (mL) Correction pour la pression du liquide (mL) Différence du volume après toutes les corrections (mL) Pression de vapeur du liquide (kPa)
Mesure d'essai grand 29.2 257.8 −62.1 13.1 13.5 −6.6 −41.2 42.6
Chariot d'étalonnage grand 29.3 261.3 −26.1 15.2 −8.77 −6.7 −26.1 40.9
ÉRV grand 30.7 256.5 −30 16.6 −6.7 −6.7 26.5 42.6
Mesure d'essai faible 27.3 95.8 −63 11.4 10.1 −2.4 43.1 40.2
Chariot d'étalonnage faible 25.8 94.4 −44.4 11 3.9 −2.4 31.4 −35.6
ÉRV faible 25.3 114.4 −29.6 10.7 0.3 −2.8 21,8 35.3
Tableau 2. Résultats pour l'essai du 7 décembre 2005.
Équipement d'essai Débit Température du tube étalon (°C) Pression du tube étalon (kPa) Différence de volume avant corrections (mL) Correction pour la température de l'acier de l'équipement (mL) Correction pour la température du liquide (mL) Correction pour la pression du liquide (mL) Différence du volume après toutes les corrections (mL) Pression de vapeur du liquide (kPa)
Mesure d'essai grand −5 259.2 −7.6 −19.6 12.3 −5 20.7 94.4
Chariot d'étalonnage grand −4.8 250.9 5.8 −20.7 4.1 −4.9 16.2 114.4
ÉRV grand −2.4 262 −9.8 −18.2 2.7 −5.2 −28.2 30
Mesure d'essai faible −6 99.3 −8.1 −20.7 16.9 −1.9 −14.6 25.6
Chariot d'étalonnage faible −3.8 121.3 14.4 −19.4 −4.1 −2.4 −11.6 29.3
ÉRV faible −3 126.6 4.8 −18.7 1.4 −2.5 −15.4 29.4
Tableau 3. Résultats pour l'essai du 15 février 2006.
Équipement d'essai Débit Température du tube étalon (°C) Pression du tube étalon (kPa) Différence de volume avant corrections (mL) Correction pour la température de l'acier de l'équipement (mL) Correction pour la température du liquide (mL) Correction pour la pression du liquide (mL) Différence du volume après toutes les corrections (mL) Pression de vapeur du liquide (kPa)
Mesure d'essai grand 3.6 300.6 −35 −11.3 10.7 −6.3 −42.5 36.5
Chariot d'étalonnage grand 4 303.3 −5.3 −11.6 5 −6.4 −18.6 37.4
ÉRV grand 6.2 296.4 −7.2 −9.1 0.8 −6.3 −22.1 40.7
Mesure d'essai faible 2.6 137.9 −21.5 −12.1 6.3 −2.9 −30.7 35.4
Chariot d'étalonnage faible 4 131 −12.9 −11.4 1.1 −2.7 −26.3 37.7
ÉRV faible 5.2 137.9 −4.7 −10.1 −1.9 −2.9 −19.9 39.3
Tableau 4. Résultats pour l'essai du 11 janvier 2006.
Équipement d'essai Débit Température du tube étalon (°C) Pression du tube étalon (kPa) Différence de volume avant corrections (mL) Correction pour la température de l'acier de l'équipement (mL) Correction pour la température du liquide (mL) Correction pour la pression du liquide (mL) Différence du volume après toutes les corrections (mL) Pression de vapeur du liquide (kPa)
Mesure d'essai grand 8.2 289.5 −40.1 −6.8 10.5 −6.3 −43.1 42.6
Chariot d'étalonnage grand 8.4 292.3 −7.2 −7.2 7.5 −6.3 −13.4 43
ÉRV grand 8.7 289.5 −10.4 −6.6 2.8 −6.3 −20.7 43.8
Mesure d'essai faible 5.7 124.1 −30 −9 3.6 −2.6 −38.6 39.3
Chariot d'étalonnage faible 3.5 128.2 4.5 −11.8 −2.8 −2.7 −12.9 36.7
ÉRV faible 3.9 136.5 4.7 −11.3 −4.7 −2.9 −14.3 37.3
Tableau 5. Résultats pour l'essai du 25 janvier 2006.
Équipement d'essai Débit Température du tube étalon (°C) Pression du tube étalon (kPa) Différence de volume avant corrections (mL) Correction pour la température de l'acier de l'équipement (mL) Correction pour la température du liquide (mL) Correction pour la pression du liquide (mL) Différence du volume après toutes les corrections (mL) Pression de vapeur du liquide (kPa)
Mesure d'essai grand 1.2 295.1 −38.4 −13.6 12.4 −6 −46.7 32.7
Chariot d'étalonnage grand −0.1 308.9 −6.5 −16 8.2 −6.3 −21.1 31.3
ÉRV grand 0.1 297.8 −5.1 −15.6 4.4 −6 −22.9 31.7
Mesure d'essai faible 0.9 142 −44.8 −14 13.5 −2 −49.3 32.2
Chariot d'étalonnage faible −0.3 140.6 −7 −16.3 11 −2.8 −15.7 30.9
ÉRV faible 0.8 159.9 −6.8 −16.5 4.4 −3.2 −22.6 30.7
Tableau 6. Résultats pour l'essai du 25 mai 2006.
Équipement d'essai Débit Température du tube étalon (°C) Pression du tube étalon (kPa) Différence de volume avant corrections (mL) Correction pour la température de l'acier de l'équipement (mL) Correction pour la température du liquide (mL) Correction pour la pression du liquide (mL) Différence du volume après toutes les corrections (mL) Pression de vapeur du liquide (kPa)
Mesure d'essai grand 30.8 383.8 −62.9 16.2 3.3 −10 −52.3 42.2
Chariot d'étalonnage grand 31.6 358.5 −46.6 15.7 5.3 −9.4 −34.3 43.3
ÉRV grand 31.5 255.1 −25.8 17.1 0.5 −6.7 −15.5 43.4
Mesure d'essai faible 23.1 146.5 −39.1 8.5 −1.7 −3.6 −35.6 32.8
Mesure d'essai faible 20.9 146.5 −22 6.7 −12.6 −3.5 −31.3 30.8
Chariot d'étalonnage faible 24.7 159.9 −14.8 9.6 −7.3 −4 −16.4 34.9
Chariot d'étalonnage faible 26.6 125.8 −31.5 11.1 0.7 −3.2 −24 36.9
ÉRV faible 26.3 164.6 −21.6 11.8 −2.8 −4.1 −16.6 36.6
ÉRV faible 23.9 126.8 0.8 9.8 −14.6 −3.1 −7.2 34.3

Discussion

Plage des températures du produit

Les résultats montrent une grande amplitude de température, de −5 °C à 30 °C, due à l'utilisation d'un réservoir de carburant situé en surface. L'amplitude de température est donc plus représentative des conditions extrêmes que des conditions typiques sur le terrain.

Pression de vapeur du produit

La PVR du produit variait entre 50 et 110 PVR et la pression de vapeur du produit pendant l'essai se situait entre 25 et 45 kPa. Le carburant a généralement une PVR faible en été et élevée en hiver, on s'attend donc à une faible pression de vapeur du produit lorsque la température d'entreposage du carburant est basse par rapport à la température ambiante. L'inverse devrait se produire, soit une pression de vapeur élevée, lorsque la température d'entreposage du produit est élevée par rapport à la température ambiante.

Correction pour la dilatation thermique de l'acier

La plus importante correction, dans le cadre de cette étude, était la correction pour la dilatation thermique de l'acier de l'équipement, dont l'effet est d'environ 1 mL par °C lorsqu'on utilise de l'acier inoxydable 304. L'extrême amplitude de température pendant l'étude a causé une variation de −20 mL à 17 mL. On peut s'attendre à des variations moindres dans des conditions typiques sur le terrain.

Correction pour la température du liquide

La correction pour la différence de température du liquide entre le tube étalon et l'équipement d'essai est d'environ 2,5 mL par 0,1 °C pour l'essence. On pense que les deux facteurs qui influencent le différentiel de température sont la différence entre la température ambiante et celle du produit et le refroidissement par évaporation.

On estime que, pour 20 L de carburant, l'évaporation de 40 mL de carburant est équivalente à une baisse de température 0,25 °C. Toutefois, dans les faits, la baisse de température sera moindre puisque la chaleur de refroidissement n'est pas entièrement communiquée au liquide. Dans la majorité des essais, la température du carburant était très proche de la température ambiante. Il n'a donc pas été possible d'analyser les effets des différences entre la température ambiante et celle du carburant.

La correction pour la température du liquide dans la mesure d'essai était en moyenne de 10 mL. Le chariot d'étalonnage et l'ÉRV indiquaient des valeurs moyennes de correction légèrement supérieures à 0. Ce fait confirme l'hypothèse selon laquelle des taux d'évaporation plus élevés dans la mesure d'essai causeront un plus grand refroidissement par évaporation du produit. Il n'y a toutefois aucune corrélation notable, dans nos résultats, entre la quantité de la correction de la température et la RPV du produit. Il est important de noter que la précision de la mesure de la température est d'environ ± 0,2 °C, ce qui est équivalent à une correction de ± 5 mL.

Correction pour l'effet de la pression du liquide

La pression à l'intérieur du tube étalon était d'environ 250 kPa (35 lb/po²) à grand débit et de 125 kPa (18 lb/po²) à faible débit, ce qui produit une légère dilatation du liquide au moment du transfert à la pression ambiante dans l'équipement d'essai. Pour 20 L, la dilatation était d'environ 6 mL à grand débit et de 2 mL à faible débit. Une dilatation semblable se produisait pendant l'essai du distributeur, variant en fonction de la pression de mesure.

Différence du volume après l'application de toutes les corrections

Le graphique ci-dessous illustre les résultats de l'étude en ce qui concerne la différence de la mesure du volume entre le tube étalon et l'équipement utilisé. Chaque point représente la moyenne de cinq essais.

Figure 3. Différence du volume mesuré après l'application de toutes les corrections.

Différence du volume mesuré après l'application de toutes les corrections. Les données sont disponibles dans le tableau ci-dessous.
Description de la figure 3
Données pour la figure 3 — Différence du volume mesuré après l'application de toutes les corrections.
Différence (mL) Pression de vapeur du produit (kPa)
Mesure d'essai grand débit
−41.2 42.6
−20.7 26.8
−42.5 36.5
−43.1 42.6
−46.7 32.7
−52.3 42.2
Chariot d'étalonnage grand débit
−26.1 40.9
−34.3 43.3
−16.2 27.9
−18.6 37.4
−13.4 43.0
−21.1 31.3
ÉRV grand débit
−26.5 42.6
−28.2 30.0
−22.1 40.7
−22.9 31.7
−20.7 43.8
−15.5 43.4
Mesure d'essai faible débit
−43.1 40.2
−14.6 25.6
−30.7 35.4
−38.6 39.3
−49.3 32.2
−35.6 32.8
−31.3 30.8
Chariot d'étalonnage faible débit
−31.4 35.6
−16.4 34.9
−24.0 36.9
−11.6 29.3
−26.3 37.6
−12.9 36.7
−15.7 30.9
ÉRV faible débit
−21.8 35.3
−15.4 29.4
−19.9 39.3
−22.6 30.7
−14.3 37.3
−16.6 36.6
−7.2 34.3

Effet de la pression de vapeur, ME

Le graphique montre une corrélation étroite entre la différence du volume mesuré dans la mesure d'essai et la pression de vapeur du produit pendant l'essai. Comme prévu, la différence augmente en fonction de la pression de vapeur du produit. Ce fait confirme l'hypothèse que pour une mesure d'essai ordinaire, la perte de vapeur est le facteur contributif principal puisque plus la pression de vapeur du produit est élevée, plus le taux d'évaporation augmente.

Effet de la pression de vapeur, étalon de rétention de vapeur (ÉRV) et chariot d'étalonnage

Le chariot d'étalonnage et l'ÉRV affichait une différence relativement constante d'environ 20 mL dans la mesure du volume. Comme on peut l'observer dans le prochain graphique, l'erreur systématique associée à l'ÉRV est, selon les deux derniers essais, d'environ 15 mL. Ceci semble indiquer que l'étalon est sensible à tout air occlus au moment de la vidange du réservoir et peut-être au conditionnement de l'air dans l'étalon.

À part la dilatation du liquide due à la pression entre le tube étalon et l'équipement d'essai, (6 mL à grand débit), on ignore la cause de cette erreur systématique, mais on pense qu'elle est due à une combinaison des éléments suivants :

  • une faible quantité d'évaporation et peut-être une légère atomisation pendant le transfert;
  • les effets du mouillage;
  • des erreurs systématiques dans l'étude.

L'effet de mouillage est causé par la variation de la quantité de résidus laissés dans l'équipement d'essai utilisé « pour le transfert » lorsqu'un liquide autre que l'eau est utilisé.

Figure 4. Différence de volume mesuré par rapport à la PV du produit (Valeurs de l'ÉRV obtenues après seulement deux essais).

Différence de volume mesuré par rapport à la PV du produit (Valeurs de l'ÉRV obtenues après seulement deux essais). Les données sont disponibles dans le tableau ci-dessous.
Description of Figure 4
Données pour la figure 4 — Différence de volume mesuré par rapport à la PV du produit (Valeurs de l'ÉRV obtenues après seulement deux essais).
Différence (mL) Pression de vapeur du liquide (kPa)
ME grand débit
−41.2 42.6
−20.7 26.8
−42.5 36.5
−43.1 42.6
−46.7 32.7
−52.3 42.2
Chariot d'étalonnage grand débit
−26.1 40.9
−34.3 43.3
−16.2 27.9
−18.6 37.4
−13.4 43.0
−21.1 31.3
ME faible débit
−43.1 40.2
−14.6 25.6
−30.7 35.4
−38.6 39.3
−49.3 32.2
−35.6 32.8
−31.3 30.8
Chariot d'étalonnage faible débit
−31.4 35.6
−16.4 34.9
−24.0 36.9
−11.6 29.3
−26.3 37.6
−12.9 36.7
−15.7 30.9
ÉRV grand débit
−13.5 42.8
−27.6 30.2
−24.5 40.9
−20.9 31.8
−21.4 43.6
−14.7 43.4
ÉRV faible débit
−12.0 35.4
−11.5 29.5
−16.9 39.4
−23.6 30.7
−10.8 37.5
−8.2 35.5

Différence de volume avant corrections

Le graphique suivant illustre les résultats de la différence de volume mesuré avant correction. Les résultats sont quelque peu représentatifs de l'erreur systématique anticipée entre l'étalonnage à boucle fermée et l'étalonnage au moyen de l'équipement d'essai soumis à l'évaluation.

Figure 5. Différence de volume mesuré avant corrections.

Différence de volume mesuré avant corrections. Les données sont disponibles dans le tableau ci-dessous.
Description of Figure 5
Données pour la figure 5 — Différence de volume mesuré avant corrections.
Différence (mL) Pression de vapeur du produit (kPa)
ME grand débit
−62.1 42.6
−7.6 26.8
−35.0 36.5
−40.1 42.6
−38.4 32.7
−62.9 42.2
Chariot d'étalonnage grand débit
−26.1 40.9
−46.6 43.3
5.8 27.9
−5.3 37.4
−7.2 43.0
−6.5 31.3
ÉRV grand débit
−30.0 42.6
−9.8 30.0
−7.2 40.7
−5.1 31.7
−10.4 43.8
−25.8 43.4
ME faible débit
−63.0 40.2
−8.1 25.6
−21.5 35.4
−30.0 39.3
−44.8 32.2
−39.1 32.8
−22.0 30.8
Chariot d'étalonnage faible débit
−44.4 35.6
−14.8 34.9
−31.5 36.9
14.4 29.3
−12.9 37.6
4.5 36.7
−7.0 30.9
ÉRV faible débit
−29.6 35.3
4.8 29.4
−4.7 39.3
−6.8 30.7
4.7 37.3
−21.6 36.6
0.8 34.3

Comme prévu, la dispersion des résultats est plus large, entre 15 mL et −65 mL, comparativement aux résultats après corrections qui donnent une dispersion entre −10 mL et −50 mL. On s'attendrait à une dispersion plus étroite des résultats dans des conditions typiques sur le terrain puisque la plage de température du produit et donc les effets de la dilatation résultante de l'acier seraient moindres, ce que démontre le graphique suivant auquel seule la correction pour la dilatation de l'acier a été ajoutée.

Figure 6. Différence du volume mesuré par rapport à la PV du produit (Équipement d'essai corrigé uniquement pour la dilatation thermique de l'acier).

Différence du volume mesuré par rapport à la PV du produit (Équipement d'essai corrigé uniquement pour la dilatation thermique de l'acier). Les données sont disponibles dans le tableau ci-dessous.
Description of Figure 6
Données de la figure 6 — Différence du volume mesuré par rapport à la PV du produit (Équipement d'essai corrigé uniquement pour la dilatation thermique de l'acier).
Différence (mL) Pression de vapeur du produit (kPa)
ME grand débit
42.6 −49.0
26.8 −27.2
36.5 −46.3
42.6 −46.9
32.7 −52.0
42.2 −46.6
Chariot d'étalonnage grand débit
40.9 −10.9
43.3 −30.9
27.9 −14.9
37.4 −16.9
43.0 −14.3
31.3 −22.5
ÉRV grand débit
42.6 −13.5
30.0 −28.0
40.7 −16.3
31.7 −20.7
43.8 −17.0
43.4 −8.6
ME faible débit
40.2 −51.6
25.6 −28.8
35.4 −33.7
39.3 −39.0
32.2 −58.8
32.8 −30.6
30.8 −15.4
Chariot d'étalonnage faible débit
35.6 −33.4
34.9 −5.3
36.9 −20.4
29.3 −5.0
37.6 −24.3
36.7 −7.4
30.9 −23.4
ÉRV faible débit
35.3 −19.0
29.4 −13.9
39.3 −14.8
30.7 −23.3
37.3 −6.6
36.6 −9.8
34.3 10.6

Conclusion

Cette étude présente une estimation de la perte de produit combinée aux effets de mouillage pendant les essais effectués avec des mesures d'essai. Les résultats démontrent que lorsqu'on ne prend pas soin de réduire au minimum les éclaboussures pendant l'essai, il y a une corrélation étroite entre la perte due à l'évaporation combinée aux effets du mouillage et la pression de vapeur du produit. Au cours de cette étude, on a trouvé que l'erreur augmentait de 10 mL à près de 50 mL pour une augmentation correspondante de la pression de vapeur du produit de 25 kPa à 45 kPa. Après l'inclusion d'autres sources d'erreur, les différences entre le volume mesuré par la mesure d'essai et le volume livré par le tube étalon variaient entre 15 mL et −65 mL. Mais avec les températures du produit de −5 °C à 30 °C observées pendant ces essais, une correction pour la dilatation de l'acier de la mesure d'essai a réduit ces différences à une plage de 0 à −60 mL.

Le rapport de précision souhaité entre l'équipement d'essai et l'appareil soumis à l'essai est de 1:3. Un tel objectif de précision ne peut pas être atteint si on ne tient pas compte de la perte par évaporation et de l'effet de mouillage pendant l'utilisation d'une mesure d'essai.

Le rendement de l'ÉRV et celui du chariot d'étalonnage indiquent que ces modèles peuvent réduire considérablement la perte par évaporation. Lorsqu'on appliquait les corrections de dilatation thermique de l'acier, les volumes mesurés concordaient avec les volumes livrés, compte tenu d'une marge de tolérance du ⅓ de la marge de tolérance du distributeur de vente au détail.

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