ISO 6358-3:2014
(Main)Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics of components using compressible fluids — Part 3: Method for calculating steady-state flow-rate characteristics of systems
Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics of components using compressible fluids — Part 3: Method for calculating steady-state flow-rate characteristics of systems
ISO 6358-3:2014 specifies a method that uses a simple numerical technique to estimate without measurements the overall flow-rate characteristics of a system of components and piping with known flow-rate characteristics. The formulae used in ISO 6358-3:2014 describe the behaviour of a compressible fluid flow through a component for both subsonic and choked flows. ISO 6358-3:2014 also provides methods to obtain equivalent flow-rate characteristics for components whose flow-rate characteristics differ from those defined in ISO 6358.
Transmissions pneumatiques — Détermination des caractéristiques de débit des composants traversés par un fluide compressible — Partie 3: Méthode de calcul des caractéristiques de débit stationnaire des assemblages
L'ISO 6358-3:2014 définit une méthode qui utilise une technique numérique simple pour estimer, sans effectuer de mesure, les caractéristiques de débit global d'un assemblage de composants et de tuyauteries ayant des caractéristiques de débit connues. Les équations utilisées dans les différentes parties de l'ISO 6358 décrivent le comportement de l'écoulement des fluides compressibles à travers un composant pour les écoulements subsoniques et les écoulements soniques. L'ISO 6358-3:2014 fournit également des méthodes permettant d'obtenir des caractéristiques de débit équivalentes pour les composants dont les caractéristiques de débit diffèrent de celles définies dans l'ISO 6358.
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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 6358-3.2
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Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate
characteristics of components —
Part 3:
Method for calculating steady-state flow-rate characteristics of
assemblies
Transmissions pneumatiques — Détermination des caractéristiques de débit des composants —
Partie 3: Méthode de calcul des caractéristiques de débit constant des assemblages
[Revision of first edition (ISO 6358-3:1989) and ISO/DIS 6358-5]
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DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME
STANDARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN NATIONAL REGULATIONS.
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ISO/DIS 6358-3.2
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ISO/DIS 6358-3.2
ontents Page
Foreword . v
Introduction . vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and units . 1
5 Calculation hypotheses . 2
5.1 General . 2
5.2 Relationships among component flow-rate characteristics . 3
5.3 Flow-rate characteristics . 3
5.3.1 General . 3
5.3.2 Flow-rate characteristics of piping defined by its geometric dimensions . 4
5.3.3 Components whose flow-rate characteristics are expressed by historically used flow
parameters or equivalent length of straight pipe . 6
6 Organisation of calculations for assemblies of components connected in series . 6
6.1 General . 6
6.2 Imposed parameters . 7
6.3 Calculation principle . 7
6.3.1 General . 7
6.3.2 Calculation of the downstream pressure p . 7
2i
6.3.3 Determination of the outlet pressure of the last component in the assembly . 8
6.4 Determination of the sonic conductance C and the pressure dependence coefficient K
p
(step 1) . 8
6.4.1 Determination of theoretical maximum mass flow rate (q ) . 8
m MAX
6.4.2 Determination of the choked mass flow rate q * . 9
m
6.4.3 Calculation of the sonic conductance C . 9
6.4.4 Calculation of pressure dependence coefficient K . 9
p
6.5 Determination of the cracking pressure Δp (step 2) . 10
c
6.6 Determination of the critical back-pressure ratio b and subsonic index m (step 3) . 10
6.6.1 Calculation of subsonic flow data . 10
6.6.2 Determination of flow-rate characteristics b and m . 11
7 Organisation of calculations for assemblies of components connected in parallel . 11
7.1 General . 11
7.2 Imposed parameters . 12
7.3 Calculation principle . 12
7.4 if some components are pipes, tubes or hoses, determination of their flow characteristics
for the given inlet pressure (step 0) . 13
7.5 Determination of the sonic conductance C (step 1) . 13
7.6 Determination of the cracking pressure Δp (step 2) . 13
c
7.7 Determination of the critical back-pressure ratio b and subsonic index m (step 3) . 13
7.7.1 Calculation of subsonic flow data . 13
7.7.2 Determination of flow-rate characteristics b and m . 14
Annex A (informative) Examples of calculations for components connected in series using the
solver function built into Microsoft® Excel . 15
A.1 Assembly of components . 15
A.2 Illustration of the determination of the sonic conductance C (step 1) . 16
A.3 Illustration of the determination of ∆p , b and m (steps 2 and 3) . 16
c
A.4 Calculation using a different inlet pressure . 17
ISO/DIS 6358-3.2
Annex B (informative) Example calculation for an air blow circuit whose components are
connected in parallel . 19
B.1 Air blow circuit . 19
B.2 Calculation results . 20
B.3 Supplemental explanation . 22
B.3.1 General . 22
B.3.2 Pressure distributions and evaluation values . 22
B.3.3 Incorrect sizing . 24
B.3.4 Correct sizing . 24
B.3.5 Improved sizing . 24
B.3.6 Optimal sizing . 25
B.3.7 Pressure dependency . 25
Annex C (informative) Flow charts of calculation procedures . 26
C.1 Calculation procedures for components connected in series . 26
C.2 Calculation procedures for components connected in parallel . 32
Annex D (informative) Additional information concerning components whose flow rate
characteristics are not expressed in accordance with the ISO 6358 series . 35
D.1 General . 35
D.2 Pipes or tubes defined by their geometric dimensions (see 5.3.2) . 36
D.2.1 General . 36
D.2.2 Allowable dimensional differences of resin tubes . 36
D.2.3 Pipe or tube whose flow-rate characteristics are expressed using the friction factor
dependent on the Reynolds number . 37
D.2.4 Pipe or tube whose flow-rate characteristics are expressed using experimental equations
for air . 41
D.3 Valves and connectors whose flow-rate characteristics are expressed as an equivalent
length of straight pipe or tube . 42
D.4 Components whose flow-rate characteristics are expressed by historically used flow
coefficients . 44
D.4.1 Components whose flow-rate characteristic is expressed using the nominal flow-rate q . 44
N
D.4.2 Components whose flow-rate characteristic is expressed using using C . 45
v
D.4.3 Components whose flow-rate characteristic is expressed using using K . 46
v
Annex E (informative) Visualisation of calculation results . 47
E.1 General . 47
E.2 Assembly of several components with flow-rate characteristic curves of the same shape,
connected in series . 48
E.3 Assembly of two components with flow-rate characteristic curves of different shapes,
connected in series . 48
E.3.1 When the sonic conductance C of each component in the series is the same . 48
E.3.2 When the sonic conductance C of each component in the series is different . 49
E.4 Assembly of two components connected in parallel .
...
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Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate
characteristics of components —
Part 3:
Method for calculating steady-state flow-rate characteristics of
assemblies
Transmissions pneumatiques — Détermination des caractéristiques de débit des composants —
Partie 3: Méthode de calcul des caractéristiques de débit constant des assemblages
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Foreword . v
Introduction . vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and units . 1
5 Calculation hypotheses . 2
5.1 General . 2
5.2 Relationships among component flow-rate characteristics . 3
5.3 Flow-rate characteristics . 3
5.3.1 General . 3
5.3.2 Flow-rate characteristics of piping defined by its geometric dimensions . 4
5.3.3 Components whose flow-rate characteristics are expressed by historically used flow
parameters or equivalent length of straight pipe . 6
6 Organisation of calculations for assemblies of components connected in series . 6
6.1 General . 6
6.2 Imposed parameters . 7
6.3 Calculation principle . 7
6.3.1 General . 7
6.3.2 Calculation of the downstream pressure p . 7
2i
6.3.3 Determination of the outlet pressure of the last component in the assembly . 8
6.4 Determination of the sonic conductance C and the pressure dependence coefficient K
p
(step 1) . 8
6.4.1 Determination of theoretical maximum mass flow rate (q ) . 8
m MAX
6.4.2 Determination of the choked mass flow rate q * . 9
m
6.4.3 Calculation of the sonic conductance C . 9
6.4.4 Calculation of pressure dependence coefficient K . 9
p
6.5 Determination of the cracking pressure Δp (step 2) . 10
c
6.6 Determination of the critical back-pressure ratio b and subsonic index m (step 3) . 10
6.6.1 Calculation of subsonic flow data . 10
6.6.2 Determination of flow-rate characteristics b and m . 11
7 Organisation of calculations for assemblies of components connected in parallel . 11
7.1 General . 11
7.2 Imposed parameters . 12
7.3 Calculation principle . 12
7.4 if some components are pipes, tubes or hoses, determination of their flow characteristics
for the given inlet pressure (step 0) . 13
7.5 Determination of the sonic conductance C (step 1) . 13
7.6 Determination of the cracking pressure Δp (step 2) . 13
c
7.7 Determination of the critical back-pressure ratio b and subsonic index m (step 3) . 13
7.7.1 Calculation of subsonic flow data . 13
7.7.2 Determination of flow-rate characteristics b and m . 14
Annex A (informative) Examples of calculations for components connected in series using the
solver function built into Microsoft® Excel . 15
A.1 Assembly of components . 15
A.2 Illustration of the determination of the sonic conductance C (step 1) . 16
A.3 Illustration of the determination of ∆p , b and m (steps 2 and 3) . 16
c
A.4 Calculation using a different inlet pressure . 17
ISO/DIS 6358-3.2
Annex B (informative) Example calculation for an air blow circuit whose components are
connected in parallel . 19
B.1 Air blow circuit . 19
B.2 Calculation results . 20
B.3 Supplemental explanation . 22
B.3.1 General . 22
B.3.2 Pressure distributions and evaluation values . 22
B.3.3 Incorrect sizing . 24
B.3.4 Correct sizing . 24
B.3.5 Improved sizing . 24
B.3.6 Optimal sizing . 25
B.3.7 Pressure dependency . 25
Annex C (informative) Flow charts of calculation procedures . 26
C.1 Calculation procedures for components connected in series . 26
C.2 Calculation procedures for components connected in parallel . 32
Annex D (informative) Additional information concerning components whose flow rate
characteristics are not expressed in accordance with the ISO 6358 series . 35
D.1 General . 35
D.2 Pipes or tubes defined by their geometric dimensions (see 5.3.2) . 36
D.2.1 General . 36
D.2.2 Allowable dimensional differences of resin tubes . 36
D.2.3 Pipe or tube whose flow-rate characteristics are expressed using the friction factor
dependent on the Reynolds number . 37
D.2.4 Pipe or tube whose flow-rate characteristics are expressed using experimental equations
for air . 41
D.3 Valves and connectors whose flow-rate characteristics are expressed as an equivalent
length of straight pipe or tube . 42
D.4 Components whose flow-rate characteristics are expressed by historically used flow
coefficients . 44
D.4.1 Components whose flow-rate characteristic is expressed using the nominal flow-rate q . 44
N
D.4.2 Components whose flow-rate characteristic is expressed using using C . 45
v
D.4.3 Components whose flow-rate characteristic is expressed using using K . 46
v
Annex E (informative) Visualisation of calculation results . 47
E.1 General . 47
E.2 Assembly of several components with flow-rate characteristic curves of the same shape,
connected in series . 48
E.3 Assembly of two components with flow-rate characteristic curves of different shapes,
connected in series . 48
E.3.1 When the sonic conductance C of each component in the series is the same . 48
E.3.2 When the sonic conductance C of each component in the series is different . 49
E.4 Assembly of two components connected in parallel .
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Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate
characteristics of components —
Part 3:
Method for calculating steady-state flow-rate characteristics of
assemblies
Transmissions pneumatiques — Détermination des caractéristiques de débit des composants —
Partie 3: Méthode de calcul des caractéristiques de débit constant des assemblages
[Revision of first edition (ISO 6358-3:1989) and ISO/DIS 6358-5]
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Contents Page
Foreword .v
Introduction.vi
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .1
4 Symbols and units.1
5 Calculation hypotheses .2
5.1 General .2
5.2 Relationships among component flow-rate characteristics.3
5.3 Flow-rate characteristics .3
5.3.1 General .3
5.3.2 Flow-rate characteristics of piping defined by its geometric dimensions.4
5.3.3 Components whose flow-rate characteristics are expressed by incompressible-flow
parameters or equivalent length of straight pipe.6
6 Organisation of calculations for assemblies of components connected in series.6
6.1 General .6
6.2 Imposed parameters .6
6.3 Calculation principle .7
6.3.1 General .7
6.3.2 Calculation of the downstream pressure p .7
2i
6.3.3 Determination of the outlet pressure of the last component in the assembly.8
6.4 Determination of the sonic conductance C and the pressure dependence coefficient K
p
(step 1).8
6.4.1 Determination of theoretical maximum mass flow rate (q ) .8
m MAX
6.4.2 Determination of the choked mass flow rate q * .9
m
6.4.3 Calculation of the sonic conductance C .9
6.4.4 Calculation of pressure dependence coefficient K .9
p
6.5 Determination of the cracking pressure Δp (step 2) .10
c
6.6 Determination of the critical back-pressure ratio b and subsonic index m (step 3) .10
6.6.1 Calculation of subsonic flow data .10
6.6.2 Determination of flow-rate characteristics b and m .11
7 Organisation of calculations for assemblies of components connected in parallel.11
7.1 General .11
7.2 Imposed parameters .12
7.3 Calculation principle .12
7.4 Determination of the sonic conductance C (step 1) .13
7.5 Determination of the cracking pressure Δp (step 2) .13
c
7.6 Determination of the critical back-pressure ratio b and subsonic index m (step 3) .13
7.6.1 Calculation of subsonic flow data .13
7.6.2 Determination of flow-rate characteristics b and m .14
Annex A (informative) Examples of calculations for components connected in series using the
solver function built into Microsoft® Excel .15
A.1 Assembly of components.15
A.2 Illustration of the determination of the sonic conductance C (step 1) .16
A.3 Illustration of the determination of p , b and m (steps 2 and 3) .17
c
A.4 Calculation using a different inlet pressure .18
ISO/DIS 6358-3
Annex B (informative) Example calculation for an air blow circuit whose components are
connected in parallel . 19
B.1 Air blow circuit. 19
B.2 Calculation results. 20
B.3 Supplemental explanation . 21
B.3.1 General. 21
B.3.2 Pressure distributions and evaluation values. 23
B.3.3 Incorrect sizing . 25
B.3.4 Correct sizing. 25
B.3.5 Improved sizing. 25
B.3.6 Optimal sizing . 26
B.3.7 Pressure dependency . 26
Annex C (informative) Flow charts of calculation procedures . 27
C.1 Calculation procedures for components connected in series. 27
C.2 Calculation procedures for components connected in parallel . 28
Annex D (informative) Additional information concerning components whose flow rate
characteristics are not expressed in accordance with the ISO 6358 series. 29
D.1 General. 29
D.2 Pipes or tubes defined by their geometric dimensions (see 5.3.2) . 29
D.2.1 General. 29
D.2.2 Pipe or tube whose flow-rate characteristics are expressed using the friction factor
dependent on the Reynolds number .30
D.2.3 Pipe or tube whose flow-rate characteristics are expressed using experimental equations
for air. 35
D.2.4 Allowable dimensional differences of tubes. 36
D.3 Valves and connectors whose flow-rate characteristics are expressed as an equivalent
length of straight pipe or tube. 36
D.4 Components whose flow-rate characteristics are expressed by incompressible-flow
coefficients. 38
D.4.1 Calculation of flow-rate characteristics . 38
Annex E (informative) Visualisation of calculation results. 40
E.1 General. 40
E.2 Assembly of several components with flow-rate characteristic curves of the same shape,
connected in series . 41
E.3 Assembly of two components with flow-rate characteristic curves of different shapes,
connected in series . 42
E.3.1 When the sonic conductance C of each component in the series is the same . 42
E.3.2 When the sonic conductance C of each component in the series is different. 43
E.4 Assembly of two components connected in parallel. 46
Bibliography. 47
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ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out th
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Pneumatic fluid power —
Determination of flow-rate
characteristics of components using
compressible fluids —
Part 3:
Method for calculating steady-state
flow-rate characteristics of systems
Transmissions pneumatiques — Détermination des caractéristiques
de débit des composants —
Partie 3: Méthode de calcul des caractéristiques de débit stationnaire
des assemblages
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and units . 1
5 Calculation hypotheses . 2
5.1 General . 2
5.2 Relationships among component flow-rate characteristics . 3
5.3 Flow-rate characteristics . 3
6 Organization of calculations for systems of components connected in series .6
6.1 General . 6
6.2 Given parameters . 7
6.3 Calculation principle . 7
6.4 Calculation of the cracking pressure Δp (step 1) . 7
c
6.5 Calculation of an initial value for their sonic conductance if some components are
pipes, tubes or hoses defined by their friction factor (optional step 2) . 7
6.6 Determination of the sonic conductance C (step 3) . 8
6.7 Determining the critical back-pressure ratio b and subsonic index m (step 4) .10
6.8 Calculation of pressure dependence coefficient K (optional step 5) .11
p
7 Organization of calculations for systems of components connected in parallel .12
7.1 General .12
7.2 Given parameters .12
7.3 Calculation principle .12
7.4 Determination of flow characteristics of pipes, tubes or hoses for the given inlet
pressure (step 0) .13
7.5 Determination of the sonic conductance C (step 1) .13
7.6 Determination of the cracking pressure Δp (step 2) .13
c
7.7 Determination of the critical back-pressure ratio b and subsonic index m (step 3) .13
Annex A (informative) Example calculation for a system of components connected in series .15
Annex B (informative) Example calculation for an air blow circuit whose components are
connected in parallel .25
Annex C (informative) Flow charts of calculation procedures .32
Annex D (informative) Additional information concerning components whose flow rate
characteristics are not expressed in accordance with the ISO 6358 series .41
Annex E (informative) Visualization of calculation results.53
Bibliography .59
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any
patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on
the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 131, Fluid power systems, Subcommittee SC 5,
Control products and components.
This first edition of ISO 6358-3, together with ISO 6358-1 and ISO 6358-2, cancels and replaces
ISO 6358:1989 which has been technically revised. However, Parts 2 and 3 are new standards whose
scopes were not included in ISO 6358:1989.
ISO 6358 consists of the following parts, under the general title Pneumatic fluid power — Determination
of flow-rate characteristics of components using compressible fluids:
— Part 1: General rules and test methods for steady-state flow
— Part 2: Alternative test methods
— Part 3: Method for calculating steady-state flow-rate characteristics of systems
iv © ISO 2014 – All rights reserved
Introduction
In pneumatic fluid power systems, power is transmitted and controlled through a gas under pressure within
a circuit. Components that make up such a circuit are inherently resistive to the flow of the gas, and it is
necessary, therefore, to define and determine the characteristics that describe their flow-rate performance.
ISO 6358:1989 specified a method to determine the flow-rate characteristics of pneumatic valves,
based upon a model of converging nozzles. The method included two characteristic parameters: sonic
conductance, C, and critical pressure ratio, b, used in a proposed mathematical approximation of the
flow behaviour. The result described flow performance of a pneumatic valve from choked (sonic) flow
to subsonic flow.
Experience has demonstrated that many pneumatic valves have converging-diverging characteristics
that do not fit the ISO 6358:1989 model very well. A change was necessary to take into account the
influence of the flow velocity on pressure measurements. Furthermore, new developments have allowed
the application of this method to additional components beyond pneumatic valves. However, this now
requires the use of four parameters (C, b, m, and Δp ) to define the flow performance in both the choked
c
(sonic) and subsonic regions.
This part of ISO 6358 uses a set of four flow-rate characteristic parameters determined from test results.
These parameters are described as follows and are listed in decreasing order of priority:
— The sonic conductance, C corresponding to the maximum flow rate (choked), is the most important
parameter. This parameter is defined by the upstream stagnation conditions.
— The critical back-pressure ratio, b, representing the boundary between choked and subsonic
flow, is second in importance. Its definition differs here from the one in ISO 6358:1989 because it
corresponds to the ratio of downstream to upstream stagnation pressures.
— The subsonic index, m, is used if necessary to represent more accurately the subsonic flow behaviour.
For components with a fixed flow path (i.e. one that does not vary with pressure or flow rate), m is
distributed around 0,5. In these cases, only the first two characteristic parameters C and b are necessary.
For many other components, m varies widely; in these cases, it is necessary to determine C, b and m.
— The parameter Δp , is the cracking pressure. This parameter is used only for pneumatic components
c
that open with increasing upstream pressure, such as non-return (check) valves or one-way flow
control valves.
Several changes to the test equipment were made to overcome apparent violations of the theory
of compressible fluid flow. This included expanded inlet pressure-measuring tubes to satisfy the
assumptions of negligible inlet velocity to the item under test and to allow the inlet stagnation pressure
to be measured directly. Expanded outlet tubes allowed the direct measurement of downstream
stagnation pressure to better accommodate different component models. The difference between
stagnation pressure upstream and downstream of a component means a loss of pressure energy.
For testing a component with a large nominal bore, to shorten testing time or to reduce energy
consumption, it is desirable to apply the methods specified in ISO 6358-2, which covers a discharge test
and a charge test as alternative test methods.
This part of ISO 6358 can be used to calculate without measurements an estimate of the overall flow
rate characteristics of a system of components and piping. In most cases, the flow rate characteristics
of components are determined in accordance with Parts 1 or 2 of ISO 6358; however, the flow rate
characteristics of some components are expressed by flow rate coefficients other than those defined in
ISO 6358. Formulas to calculate nearly equivalent flow rate characteristics are given.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 6358-3:2014(E)
Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate
characteristics of components using compressible fluids —
Part 3:
Method for calculating steady-state flow-rate
characteristics of systems
1 Scope
This part of ISO 6358 specifies a method that uses a simple numerical technique to estimate without
measurements the overall flow-rate characteristics of a system of components and piping with known
flow-rate characteristics.
The formulae used in this part of ISO 6358 describe the behaviour of a compressible fluid flow through
a component for both subsonic and choked flows.
NOTE The conductance of a tube, silencer or filter is influenced by the upstream pressure, so the values of C
and b are only valid for the upstr
...
PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 6358-3
ISO/TC 131/SC 5 Secrétariat: AFNOR
Début de vote Vote clos le
2011-10-06 2012-03-06
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Transmissions pneumatiques — Détermination des
caractéristiques de débit des composants —
Partie 3:
Méthode de calcul des caractéristiques de débit constant des
assemblages
Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics of components —
Part 3: Method for calculating steady-state flow-rate characteristics of assemblies
[Révision de la première édition (ISO 6358-3:1989) and ISO/DIS 6358-5]
ICS 23.100.01
Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu'il est parvenu du
secrétariat du comité. Le travail de rédaction et de composition de texte sera effectué au
Secrétariat central de l'ISO au stade de publication.
To expedite distribution, this document is circulated as received from the committee
secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text composition will be undertaken at
publication stage.
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE
PEUT ETRE CITE COMME NORME INTERNATIONALE AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
OUTRE LE FAIT D'ETRE EXAMINES POUR ETABLIR S'ILS SONT ACCEPTABLES A DES FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ETRE
CONSIDERES DU POINT DE VUE DE LEUR POSSIBILITE DE DEVENIR DES NORMES POUVANT SERVIR DE REFERENCE DANS LA
REGLEMENTATION NATIONALE.
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE.
© Organisation Internationale de Normalisation, 2011
ISO/DIS 6358-3
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Les contrevenants pourront être poursuivis.
ii © ISO 2011 – Tous droits réservés
ISO/DIS 6358-3
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction.vi
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .1
4 Symboles et unités.1
5 Hypothèses de calcul.2
5.1 Généralités .2
5.2 Relations entre les caractéristiques de débit des composants .3
5.3 Caractéristiques de débit.3
5.3.1 Généralités .3
5.3.2 Caractéristiques de débit d'une tuyauterie définie par ses dimensions géométriques .4
5.3.3 Composants dont les caractéristiques de débit sont exprimées par des paramètres
d'écoulement incompressible ou une longueur équivalente de tube droit.6
6 Organisation des calculs pour des assemblages de composants raccordés en série .6
6.1 Généralités .6
6.2 Paramètres imposés .7
6.3 Principe de calcul.7
6.3.1 Généralités .7
6.3.2 Calcul de la pression aval p .7
2i
6.3.3 Détermination de la pression de sortie du dernier composant de l'assemblage .8
6.4 Détermination de la conductance sonique C et du coefficient de dépendance par rapport
à la pression K (étape 1).8
p
6.4.1 Détermination du débit-masse maximal théorique (q ) .8
m MAX
6.4.2 Détermination du débit-masse sonique q *.9
m
6.4.3 Calcul de la conductance sonique C.9
6.4.4 Calcul du coefficient de dépendance par rapport à la pression K .9
p
6.5 Détermination de la pression d'ouverture Δp (étape 2) .10
c
6.6 Détermination du rapport de contre-pression critique b et de l'indice subsonique m
(étape 3).10
6.6.1 Calcul des données d'écoulement subsonique .10
6.6.2 Détermination des caractéristiques de débit b et m.11
7 Organisation des calculs pour des assemblages de composants raccordés en parallèle .12
7.1 Généralités .12
7.2 Paramètres imposés .13
7.3 Principe de calcul.13
7.4 Détermination de la conductance sonique C (étape 1).13
7.5 Détermination de la pression d'ouverture Δp (étape 2) .13
c
7.6 Détermination du rapport de contre-pression critique b et de l'indice subsonique m
(étape 3).13
7.6.1 Calcul des données d'écoulement subsonique .13
7.6.2 Détermination des caractéristiques de débit b et m.14
Annexe A (informative) Exemples de calculs pour des composants raccordés en série en utilisant
la fonction « Solveur » de Microsoft® Excel .16
A.1 Assemblage de composants.16
A.2 Illustration de la détermination de la conductance sonique C (étape 1) .17
A.3 Illustration de la détermination de p , b et m (étapes 2 et 3).18
c
A.4 Calcul en utilisant une pression d'entrée différente.19
ISO/DIS 6358-3
Annexe B (informative) Exemple de calcul pour un circuit de soufflage d'air dont les composants
sont raccordés en parallèle . 21
B.1 Circuit de soufflage d'air. 21
B.2 Résultats des calculs . 22
B.3 Explications complémentaires. 23
B.3.1 Généralités . 23
B.3.2 Distributions de pression et valeurs d'évaluation . 25
B.3.3 Dimensionnement incorrect . 27
B.3.4 Dimensionnement correct . 27
B.3.5 Dimensionnement amélioré. 27
B.3.6 Dimensionnement optimal. 28
B.3.7 Dépendance par rapport à la pression . 28
Annexe C (informative) Organigrammes des procédures de calcul. 29
C.1 Procédures de calcul pour des composants raccordés en série . 29
C.2 Procédures de calcul pour des composants raccordés en parallèle. 30
Annexe D (informative) Informations complémentaires concernant les composants dont les
caractéristiques de débit ne sont pas exprimées conformément à la série ISO 6358 . 32
D.1 Généralités . 32
D.2 Tuyaux ou tubes définis par leurs dimensions géométriques (voir 5.3.2) . 33
D.2.1 Généralités . 33
D.2.2 Tuyau ou tube dont les caractéristiques de débit sont exprimées en utilisant le coefficient
de frottement dépendant du nombre de Reynolds . 33
D.2.3 Tuyau ou tube dont les caractéristiques de débit sont exprimées en utilisant des
équations expérimentales pour l'air . 38
D.2.4 Ecarts dimensionnels admissibles des tubes. 39
D.3 Appareils de robinetterie et connecteurs dont les caractéristiques de débit sont
exprimées comme une longueur équivalente de tuyau ou tube droit. 39
D.4 Composants dont les caractéristiques de débit sont exprimées par des coefficients de
débit incompressible. 41
D.4.1 Calcul des caractéristiques de débit . 41
Annexe E (informative) Visualisation des résultats de calcul . 43
E.1 Généralités . 43
E.2 Assemblage de plusieurs composants ayant des courbes caractéristiques de débit de
même forme, raccordés en série. 44
E.3 Assemblage de deux composants ayant des courbes caractéristiques de débit de formes
différentes, raccordés en série. 45
E.3.1 Lorsque la conductance sonique C de chaque composant de la série est la même . 45
E.3.2 Lorsque la conductance sonique C de chaque composant de la série est différente . 46
E.4 Assemblage de deux composants raccordés en parallèle . 49
Bibliographie . 50
iv © ISO 2011 – Tous droits réservés
ISO/DIS 6358-3
Avant-propos
L'ISO (Organisa
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 6358-3
Première édition
2014-10-01
Transmissions pneumatiques —
Détermination des caractéristiques de
débit des composants —
Partie 3:
Méthode de calcul des caractéristiques
de débit stationnaire des assemblages
Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics
of components using compressible fluids —
Part 3: Method for calculating steady-state flow-rate
characteristics of systems
Numéro de référence
©
ISO 2014
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2014
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ISO copyright office
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E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Version française parue en French Publication Year
Publié en Suisse
ii © ISO 2014 – Tous droits réservés
Contents Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et unités . 1
5 Hypothèses de calcul . 2
5.1 Généralités . 2
5.2 Relations entre les caractéristiques de débit des composants . 3
5.3 Caractéristiques de débit . 3
6 Organisation des calculs pour des assemblages de composants raccordés en série .6
6.1 Généralités . 6
6.2 Données . . 7
6.3 Principe de calcul . 7
6.4 Calcul de la pression d’ouverture Δp (étape 1). 7
c
6.5 Si certains composants sont des conduites, des tubes ou des flexibles caractérisés
par un coefficient de frottement, calcul de la valeur initiale de leur conductance
sonique (étape 2, facultative) . 7
6.6 Détermination de la conductance sonique C (étape 3) . 8
6.7 Détermination du rapport de pressions totales critique b et de l’indice subsonique
m (étape 4) .10
6.8 Calcul du coefficient de dépendance par rapport à la pression K (étape 5, facultative) .11
p
7 Organisation des calculs pour des assemblages de composants raccordés en parallèle .12
7.1 Généralités .12
7.2 Données . .13
7.3 Principe de calcul .13
7.4 Détermination des caractéristiques d’écoulement des conduites, des tubes ou des
flexibles pour la pression d’entrée donnée (étape 0) .13
7.5 Détermination de la conductance sonique C (étape 1) .13
7.6 Détermination de la pression d’ouverture Δp (étape 2) .13
c
7.7 Détermination du rapport de pressions totales critique b et de l’indice subsonique
m (étape 3) .14
Annexe A (informative) Exemple de calculs pour des assemblages de composants raccordés
en série .16
Annexe B (informative) Exemple de calcul pour un circuit de soufflage d’air dont les
composants sont raccordés en parallèle .26
Annexe C (informative) Organigrammes des méthodes de calcul .32
Annexe D (informative) Informations complémentaires concernant les composants dont
les caractéristiques de débit ne sont pas expriméesconformément à la série ISO 6358 .41
Annexe E (informative) Visualisation des résultats de calcul .53
Bibliographie .59
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2, www.iso.
org/directives.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou sur la liste ISO des déclarations de brevets reçues,
www.iso.org/brevets.
Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour
information à l’intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation
de la conformité, aussi bien que pour des informations au-sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes
de l’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC) voir le lien suivant: Foreword -
Supplementary information.
L’ISO 6358-3 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 131, Transmissions hydrauliques et
pneumatiques, sous-comité SC 5, Appareils de régulation et de distribution et leurs composants.
Cette première édition de l’ISO 6358-3, ainsi que les ISO 6358-1 et ISO 6358-2, annule et remplace
l’ISO 6358:1989 qui fait l’objet d’une révision technique. Cependant, les parties 2 et 3 sont des nouvelles
normes dont le domaine d’application n’était pas inclut dans l’ISO 6358:1989.
L’ISO 6358 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Transmissions pneumatiques —
Détermination des caractéristiques de débit des composants:
— Partie 1: Règles générales et méthodes d’essai en régime stationnaire
— Partie 2: Méthodes d’essai alternatives
— Partie 3: Méthode de calcul des caractéristiques de débit stationnaire des assemblages
iv © ISO 2014 – Tous droits réservés
Introduction
Dans les systèmes de transmission pneumatique, l’énergie est transmise et contrôlée par un gaz sous
pression circulant dans un circuit. Les éléments constituant un tel circuit ont une résistance intrinsèque
à l’écoulement du gaz et il est donc nécessaire de définir et de déterminer les caractéristiques décrivant
leurs performances.
L’ISO 6358:1989 spécifiait une méthode pour déterminer les caractéristiques de débit des éléments de
transmission pneumatiques, en se fondant sur un modèle de tuyères convergentes. La méthode incluait
deux paramètres caractéristiques: la conductance sonique, C, et le rapport de pression critique, b, utilisés
dans une proposition d’approximation mathématique du comportement de l’écoulement. Le résultat
décrivait les performances d’écoulement d’un élément de transmission pneumatique d’un écoulement
sonique à un écoulement subsonique, basé sur la pression statique. Cette nouvelle édition utilise la pression
totale au lieu de prendre en compte l’influence de la vitesse d’écoulement lors du mesurage des pressions.
L’expérience a montré qu’un grand nombre d’éléments de transmission pneumatiques ont des
caractéristiques convergentes–divergentes qui ne sont pas très bien représentés par le modèle de
l’ISO 6358:1989. Une modification était nécessaire pour tenir compte de l’influence de la vitesse
d’écoulement sur les mesures de pression. De plus, de nouvelles avancées ont permis d’appliquer cette
méthode à d’autres composants que ceux des éléments de transmission pneumatiques. Toutefois, ceci
nécessite d’utiliser désormais quatre paramètres (C, b, m, et Δp ) pour définir les caractéristiques de
c
débit dans les régions d’écoulement à la fois sonique et subsonique.
La présente partie de l’ISO 6358 utilise un ensemble de quatre paramètres caractéristiques de débit,
déterminés à partir de résultats d’essais. Ces paramètres sont décrits comme suit et énumérés par ordre
de priorité décroissante:
— La conductance sonique, C, correspondant au débit maximum (sonique) est le paramètre le plus
important. Ce paramètre est défini par les conditions totales en amont;
— Le rapport de pressions totales critique, b, représentant la limite entre l’écoulement sonique et
l’écoulement subsonique, est le deuxième paramètre le plus important. Sa définition diffère ici de
celle de l’ISO 6358:1989 car elle correspond au rapport entre les pressions totales en aval et en amont;
— L’indice subsonique, m, est utilisé si nécessaire pour représenter le comportement de l’écoulement
subsonique de manière plus précise. Pour les composants ayant une section d’écoulement fixe (c’est-
à-dire une section qui ne varie pas selon la pression ou le débit), m est proche de 0,5. Dans ces cas,
seuls les deux premiers paramètres caractéristiques C et b sont nécessaires. Pour un grand nombre
d’autres composants, m varie sensiblement, auquel cas il est nécessaire de déterminer C, b et m.
— Le paramètre Δp , est la pression d’ouverture. Ce paramètre est utilisé uniquement pour les
c
composants pneumatiques qui s’ouvrent avec l’augmentation de la pression amont, par exemple
pour des clapets anti-retour (contrôle) ou des distributeurs de débit monodirectionnels.
Plusieurs modifications du dispositif d’essai ont été effectuées pour résoudre les violations apparentes
de la théorie de l’écoulement des fluides compressibles. Parmi celles-ci se trouvent les tubes de mesure
de pression d’alimentation dont le diamètre est plus grand pour satisfaire aux hypothèses de vitesse
d’admission négligeable de l’élément soumis à essai et pour permettre de mesurer directement la
pression tota
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.