ISO 4053-1:1977
(Main)Measurement of gas flow in conduits — Tracer methods — Part 1: General
Measurement of gas flow in conduits — Tracer methods — Part 1: General
Applies to flow measurement in conduits into which a tracer can be injected in such a way that effective mixing in single phase with the gas flowing in the pipe can be achieved. The fluid in the conduit can be a mixture of several gases provided the thermodynamic state and conditions of flow of this mixture are well defined.
Mesurage de débits de gaz dans les conduites — Méthodes par traceurs — Partie 1: Généralités
Measurement of gas flow in conduits - Tracer methods - Part I: General
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SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 4053-1:1997
01-september-1997
Measurement of gas flow in conduits - Tracer methods - Part I: General
Measurement of gas flow in conduits -- Tracer methods -- Part 1: General
Mesurage de débits de gaz dans les conduites -- Méthodes par traceurs -- Partie 1:
Généralités
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 4053-1:1977
ICS:
17.120.10 Pretok v zaprtih vodih Flow in closed conduits
SIST ISO 4053-1:1997 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
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SIST ISO 4053-1:1997
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SIST ISO 4053-1:1997
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SIST ISO 4053-1:1997
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...
NORME INTERNATIONALE 405311
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION 4AEXJIYHAFO~HAR OPTAHU3AUWII Ml ~AHLIAPTH3ALIHM *ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Mesurage de débits de gaz dans les conduites - Méthodes par
traceurs -
Partie I : Généralités
Measurement of gas flow in conduits - Tracer methods -
Part I : General
Première édition - 1977-09-l 5
û
Y
CDU 532.574.87 Réf. no : SO 4053/1-1977 (F)
E
Q)
c
Descripteurs : mesurage de débit, écoulement en conduite fermée, écoulement de gaz, méthode par traceurs, test statistique, calcul d’erreur.
Prix basé sur 10 pages
---------------------- Page: 1 ----------------------
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partiedu comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont
soumis aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme
Normes internationales par le Conseil de I’ISO.
La Norme internationale ISO 4053/1 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 30, Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées, et a été soumise
aux comités membres en septembre 1976.
Les comités membres des pays suivants l’ont approuvée :
Royaume-Uni
Allemagne Inde
Turquie
Australie Italie
U.S.A.
Belgique Mexique
Corée, Rép. de Pays-Bas Yougoslavie
France Roumanie
Le comité membre du pays suivant l’a désapprouv6e pour des raisons techniques :
Japon
0 Organisation internationale de normalisation, 1977 l
Imprimd en Suisse
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ISO 4053/1-1977 (F)
NORME INTERNATIONALE
Mesurage de débits de gaz dans les conduites - Méthodes par
traceurs -
Partie l : Généralités
- Le second procédé est une méthode de mesurage du
0 INTRODUCTION
temps de transit de l’écoulement (antérieurement appe-
La présente Norme internationale est la première d’une
lée ((méthode d’AIlen») :
le traceur est injecté dans la
série de normes relatives au mesurage de débits de gaz dans
conduite et on mesure le temps mis par le traceur pour
les conduites à l’aide de méthodes par traceurs.
parcourir une longueur connue entre deux sections dans
lesquelles on détermine son passage.
La série complète des Normes internationales sera la sui-
vante :
Les avantages et les inconvénients de ces deux méthodes
sont étudiés au chapitre 4. II est nécessaire que la distance
- Partie 1: Généralités.
entre les sections d’injection et les sections de mesurage soit
- Partie Il : Méthode d’injection à débit constant, utili-
suffisante pour qu’un bon mélange du traceur avec le gaz
sant des traceurs non radioactifs.
de la conduite soit réalisé en fonction de la méthode : cette
question de la «longueur de bon mélange» est étudiée au
-
Partie Ill : Méthode d’injection à débit constant, uti-
chapitre 6.
lisan t des traceurs radioactifs.
De nombreux traceurs, radioactifs ou non, minéraux ou
- Partie l V : Méthode du temps de transit, utilisant des
organiques, peuvent être utilisés. Le choix du traceur est
traceurs radioactifs.
fonction des circonstances dans lesquelles s’effectue le
mesurage (chapitre 5). L’erreur limite des mesurages peut
être inférieure à 1 % dans les cas les plus favorables (voir
1 OBJET ET DOMAINE D’APPLICATION
chapitre 7).
La présente Norme internationale traite du mesurage de
débits de gaz dans les conduites à l’aide de méthodes par
traceurs.
2 VOCABULAIRE ET SYMBOLES
Dans un écoulement permanent de fluide compressible, le
Le vocabulaire et les symboles employés dans la pré-
seul paramètre conservatif est le débit masse 9,. En consé-
sente Norme internationale sont définis dans I’ISO 4006,
quence, la présente Norme internationale se rapporte à ce
Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées -
débit masse 9,.
Vocabulaire et symboles. .
Toutefois, pour les fluides dont on ne connaîtrait pas
exactement la composition (et donc la masse volumique),
on pourra mesurer le débit volume 9”, étant entendu que
3 UNITÉS.
ce débit volume 9” n’est valable que pour les conditions de
température et de pression dans lesquelles il a été mesuré.
Les unités de base de la présente Norme internationale sont
celles du Système international d’unités SI.
La présente Norme internationale s’applique au mesurage
de débits de gaz pour lesquels on peut injecter un traceur
tel qu’un mélange effectif en phase unique avec le gaz de la
conduite puisse être réalisé.
4 CHOIX DE LA MÉTHODE
Le fluide de la conduite pourra être un mélange de plusieurs
4.1 Comparaison entre la méthode de dilution et la mé-
gaz à condition que l’état thermodynamique et que les
thode fondée sur le mesurage du temps de transit.
conditions d’écoulement de ce mélange soient bien définis.
Deux procédés fondamentaux sont utilisés :
4.1 .l Avantages des méthodes de dilution
- Le premier, connu comme méthode par injection à
II n’est pas nécessaire de connaître les caractéristiques géo-
débit constant, est fondé sur le principe de la dilution :
métriques de la conduite.
on injecte un traceur et on détermine le rapport de dilu-
tion du traceur dans le gaz de la conduite, cette dilution II n’est pas nécessaire que les conditions d’écoulement du
étant proportionnelle au débit. gaz (p, T) soient constantes.
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ISO 4053/1-1977 ( F)
4.1.2 Avantages de la méthode fondée sur le mesurage du Les produits suivants sont donnés à titre d’exemple :
temps de transit
5.1.1 Traceurs non radioactifs
II suffit de déterminer la distribution de la concentration en
fonction du temps dans deux sections de mesure séparées
- Helium He
par un volume connu de tuyauterie.
/
- Hexafluorure de soufre SF6
II n’est pas nécessaire de connaître les volumes, les masses /
- Méthane CH4
ou les débits du traceur injecté.
- Protoxyde d’azote N20
4.1.3 Recommandation particulière à la méthode fondée
sur le mesurage du temps de transit
5.1.2 Traceurs radioactifs
Pour cette méthode, il est préférable de disposer d’un tron-
çon de conduite de section constante entre les deux points
Forme (éventuellement) Pbriode
Traceur
de mesurage, de manière que les paramètres d’écoulement
I
soient sensiblement constants sur tout le tronçon de mesu- IlOmin
Argon 41
rage.
76AsH3
Arsenic 76 26,5 h
Brome 82 C2H582Br ou CH$zBr 36 h
Krypton 85 10,6 années
5 CHOIX DU TRACEUR
Soufre 35 35SF6 87 jours
Xénon 133 5,27 jours
5.1 Généralités
De nombreux traceurs peuvent être utilisés tels que des tra-
5.2 Comparaison des divers traceurs
ceurs minéraux ou organiques, radioactifs ou non, mais il
est nécessaire que le traceur utilisé satisfasse aux exigences
A van tages des traceurs radioactifs
5.2.1
suivantes :
Avec des traceurs émettant un rayonnement y d’énergie
a) qu’il se mélange facilement avec le gaz de la con-
suffisante, il est possible d’effectuer le mesurage au moyen
duite;
de détecteurs placés à l’extérieur de la conduite.
b) qu’il ne cause que des modifications négligeables ou
Avec des traceurs de courte période, tout danger de conta-
connues au débit;
mination radioactive disparaît rapidement, et il n’y a pas de
pollution permanente, si l’élément considéré est chimique-
c) qu’il soit analysable avec une précision suffisante à
ment inoffensif.
une concentration inférieure à la plus haute concentra-
tion permise en tenant compte de la toxicité, de la
5.2.2 Avantages des traceurs non radioactifs
corrosion, etc.;
rs soient spécialeme
II n’est pas nécessaire que les opérateu nt
d) qu’il soit chimiquement stable dans les conditions
entraînés et c
d’emploi;
II n’est pas nécessa ire d’
‘obten ir une a utori sation administra-
e) qu’il ne soit présent initialement, dans le gaz ou la
tive à chaque mesu
rage.
conduite, qu’à une concentration négligeable ou cons-
tante;
Les produits sont généralement stables dans le temps; les
délais entre leur approvisionnement et leur utilisation sont
f) qu’il soit peu onéreux.
sans importance. .
En outre, pour la méthode de dilution, il est important
pour le traceur :
6 CHOIX DU TRONCON DE MESURAGE ET LON-
g) qu’il ne réagisse pas, au point de fausser le mesurage,
GUEUR DE BON MÉLANGE
avec le gaz circulant dans la conduite ou avec les parois.
De plus, pour la méthode du temps de transit, il est recom-
6.1 Introduction
mandé :
Lorsqu’on utilise un traceur pour mesurer le débit de gaz
h) que la concentration du traceur dans les sections de
dans une conduite, il doit y avoir une distance suffisante
mesurage puisse, si nécessaire, être déterminée à chaque
entre la section d’injection de ce traceur et la première sec-
instant;
tion où peuvent être effectués les mesurages de concentra-
tion ou de temps de transit. La distance nécessaire pour
i) que, pour obtenir la plus grande précision, le signal
permettre au traceur de se mélanger au gaz de la conduite
du détecteur soit proportionnel à la concentration du
est connue sous le nom de longueur de bon mélange.
traceur (dont il n’est pas nécessaire de connaître la
Cette longueur se définit comme la distance la plus courte
valeur absolue) et que son temps de réponse soit négli-
geable. sur laquelle la variation maximale (x) de li C,dt dans la
2
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ISO4053/1-1977 (F)
section pour la méthode d’intégration ou de la concentra- où
tion du traceur dans la méthode d’injection à débit cons-
x est la variation maximale, en pourcentage, sur la sec-
tant est inférieure à une valeur déterminée à l’avance (par
tion de la conduite, de la concentration C2 pour la
exemple 0,5 %), C2 étant la concentration du gaz dans la
méthode d’injection à débit constant, ou de Ji C,dt,
conduite. La longueur de bon mélange n’est donc pas une
pour la méthode d’intégration, à une distance L du
valeur fixe : elle varie selon les variations admises de la
point d’injection;
concentration : plus la variation admise est faible, plus la
longueur de bon mélange est grande.
D est le diamètre de la conduite;
Pour obtenir une précision maximale sur la mesure du
X est le coefficient de frottement de la conduite;
débit, il est nécessaire d’avoir les valeurs le plus faibles
Xo est le coefficient de frottement d’une conduite par-
possibles de (x) dans la section du mesurage. On peut
faitement lisse.
toutefois avoir à tolérer, en pratique, des valeurs assez
élevées de (x) si l’on ne dispose pas de longueurs suffisantes
Les équations ci-dessus sont représentées à la figure 1; elles
de conduite.
montrent qu’avec un nombre de Reynolds Re = 105, et une
tuyauterie lisse, la longueur de bon mélange augmente lors-
On doit prévoir, si possible, une installation avec points de
que x diminue.
mesurage ou de détections multiples, notamment lors-
qu’une variation systématique de la concentration OU
La figure 2 montre le peu d’influente du nombre de
de Jw C,dt peut exister dans la section d’échantillonnage.
Reynolds sur la longueur de bon mélange (voir par exemple
0
l’équation (3)). Pourx = 1 % lorsque Re passe de 105 à 106,
Selon le traceur employé et la méthode de détection utili-
la longueur de bon mélange n’augmente que de 25 % environ.
sée, les exigences relatives au bon mélange peuvent être
moins sévères pour la méthode de mesurage du temps de
transit que pour les méthodes de dilution.
6.2.1.2 INJECTION ANNULAIRE
Plusieurs techniques ont été mises au point pour réduire la
Une injection uniforme, au moyen d’une bague de rayon
longueur de bon mélange et il est recommandé de les utili-
égal à 0,63 fois le rayon de la conduite, réduit la longueur
ser aussi souvent que possible (voir 6.3).
de bon mélange d’environ un tiers des valeurs calculées pour
une injection au centre.
Longueur de bon mélange
6.2
6.2.2 Détermination expérimentale de la longueur de bon
mélange
6.2.1 Calcul théorique de la longueur de bon mélange
Les valeurs de la longueur de bon mélange, déterminées de
L’attention est attirée sur le fait que la longueur de bon
façon expérimentale dans une conduite rectiligne, de sec-
expérimentalement peut différer, de
mélange trouvée
tion circulaire et sans obstacle, avec un injecteur central,
façon notable, de celle prévue par le calcul (voir 6.2.2). Le
sont environ doubles des valeurs calculées du point de vue
paragraphe 6.2.1 .l doit donc être considéré comme un
théorique. Cette différence est due à diverses causes, dont
simple guide.
notamment la différence entre les conditions réelles d’écou-
lement et les conditions supposées par l’analyse théorique.
6.2.1.1 INJECTION CENTRALE
II y a donc lieu d’être prudent dans l’utilisation des résultats
théoriques.
On obtient les équations suivantes qui donnent la longueur
de bon mélange (LlD) en fonction de la variation de
Les détails concernant la détermination expérimentale de la
concentration du traceur dans la conduite, du nombre de
longueur de bon mélange sont donnés dans les parties de
Reynolds (Re) et du frottement sur la tuyauterie. L’équa-
la Norme internationale relatives aux différentes méthodes.
,
tion (1) est établie dans l’hypothèse d’un coefficient cons-
tant de diffusion radiale et d’une vitesse uniforme d’écoule-
La figure 3 indique un exemple de variation mesurée de la
ment; l’équation (2) dans l’hypothèse d’une répartition
distance de bon mélange, en fonction de (x), dans le cas
parabolique du coefficient de diffusion radiale et d’une
d’une injection centrale et dans le cas de trois autres métho-
vitesse uniforme d’écoulement; l’équation (3) suppose une
des d’injection. II faut noter que le niveau de turbulence de
répartition parabolique du coefficient de diffusion radiale
l’écoulement influe sur ces résultats.
et un profil logarithmique des vitesses.
6.3 Exemples de méthodes de réduction de la longueur de
bon mélange
fr, LI*E (2.94-9 l l 9 (1)
D
6.3.1 Injecteurs à orifices multiples
L= (2.95~$+)c . .(2)
Lorsque le traceur est injecté de façon uniforme par un
D
certain nombre d’orifices (au moins quatre), régulièrement
1/2
répartis sur la conduite, on peut obtenir une réduction de la
L
ho
longueur de bon mélange par rapport à celle qu’on obtient
D= (20,5 - 2,85 In x) Reill o x . . .
(3)
avec un injecteur central.
[1
3
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ISO 4053/1-1977 (F)
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INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION 4AEXJIYHAFO~HAR OPTAHU3AUWII Ml ~AHLIAPTH3ALIHM *ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Mesurage de débits de gaz dans les conduites - Méthodes par
traceurs -
Partie I : Généralités
Measurement of gas flow in conduits - Tracer methods -
Part I : General
Première édition - 1977-09-l 5
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CDU 532.574.87 Réf. no : SO 4053/1-1977 (F)
E
Q)
c
Descripteurs : mesurage de débit, écoulement en conduite fermée, écoulement de gaz, méthode par traceurs, test statistique, calcul d’erreur.
Prix basé sur 10 pages
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L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partiedu comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont
soumis aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme
Normes internationales par le Conseil de I’ISO.
La Norme internationale ISO 4053/1 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 30, Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées, et a été soumise
aux comités membres en septembre 1976.
Les comités membres des pays suivants l’ont approuvée :
Royaume-Uni
Allemagne Inde
Turquie
Australie Italie
U.S.A.
Belgique Mexique
Corée, Rép. de Pays-Bas Yougoslavie
France Roumanie
Le comité membre du pays suivant l’a désapprouv6e pour des raisons techniques :
Japon
0 Organisation internationale de normalisation, 1977 l
Imprimd en Suisse
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NORME INTERNATIONALE
Mesurage de débits de gaz dans les conduites - Méthodes par
traceurs -
Partie l : Généralités
- Le second procédé est une méthode de mesurage du
0 INTRODUCTION
temps de transit de l’écoulement (antérieurement appe-
La présente Norme internationale est la première d’une
lée ((méthode d’AIlen») :
le traceur est injecté dans la
série de normes relatives au mesurage de débits de gaz dans
conduite et on mesure le temps mis par le traceur pour
les conduites à l’aide de méthodes par traceurs.
parcourir une longueur connue entre deux sections dans
lesquelles on détermine son passage.
La série complète des Normes internationales sera la sui-
vante :
Les avantages et les inconvénients de ces deux méthodes
sont étudiés au chapitre 4. II est nécessaire que la distance
- Partie 1: Généralités.
entre les sections d’injection et les sections de mesurage soit
- Partie Il : Méthode d’injection à débit constant, utili-
suffisante pour qu’un bon mélange du traceur avec le gaz
sant des traceurs non radioactifs.
de la conduite soit réalisé en fonction de la méthode : cette
question de la «longueur de bon mélange» est étudiée au
-
Partie Ill : Méthode d’injection à débit constant, uti-
chapitre 6.
lisan t des traceurs radioactifs.
De nombreux traceurs, radioactifs ou non, minéraux ou
- Partie l V : Méthode du temps de transit, utilisant des
organiques, peuvent être utilisés. Le choix du traceur est
traceurs radioactifs.
fonction des circonstances dans lesquelles s’effectue le
mesurage (chapitre 5). L’erreur limite des mesurages peut
être inférieure à 1 % dans les cas les plus favorables (voir
1 OBJET ET DOMAINE D’APPLICATION
chapitre 7).
La présente Norme internationale traite du mesurage de
débits de gaz dans les conduites à l’aide de méthodes par
traceurs.
2 VOCABULAIRE ET SYMBOLES
Dans un écoulement permanent de fluide compressible, le
Le vocabulaire et les symboles employés dans la pré-
seul paramètre conservatif est le débit masse 9,. En consé-
sente Norme internationale sont définis dans I’ISO 4006,
quence, la présente Norme internationale se rapporte à ce
Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées -
débit masse 9,.
Vocabulaire et symboles. .
Toutefois, pour les fluides dont on ne connaîtrait pas
exactement la composition (et donc la masse volumique),
on pourra mesurer le débit volume 9”, étant entendu que
3 UNITÉS.
ce débit volume 9” n’est valable que pour les conditions de
température et de pression dans lesquelles il a été mesuré.
Les unités de base de la présente Norme internationale sont
celles du Système international d’unités SI.
La présente Norme internationale s’applique au mesurage
de débits de gaz pour lesquels on peut injecter un traceur
tel qu’un mélange effectif en phase unique avec le gaz de la
conduite puisse être réalisé.
4 CHOIX DE LA MÉTHODE
Le fluide de la conduite pourra être un mélange de plusieurs
4.1 Comparaison entre la méthode de dilution et la mé-
gaz à condition que l’état thermodynamique et que les
thode fondée sur le mesurage du temps de transit.
conditions d’écoulement de ce mélange soient bien définis.
Deux procédés fondamentaux sont utilisés :
4.1 .l Avantages des méthodes de dilution
- Le premier, connu comme méthode par injection à
II n’est pas nécessaire de connaître les caractéristiques géo-
débit constant, est fondé sur le principe de la dilution :
métriques de la conduite.
on injecte un traceur et on détermine le rapport de dilu-
tion du traceur dans le gaz de la conduite, cette dilution II n’est pas nécessaire que les conditions d’écoulement du
étant proportionnelle au débit. gaz (p, T) soient constantes.
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ISO 4053/1-1977 ( F)
4.1.2 Avantages de la méthode fondée sur le mesurage du Les produits suivants sont donnés à titre d’exemple :
temps de transit
5.1.1 Traceurs non radioactifs
II suffit de déterminer la distribution de la concentration en
fonction du temps dans deux sections de mesure séparées
- Helium He
par un volume connu de tuyauterie.
/
- Hexafluorure de soufre SF6
II n’est pas nécessaire de connaître les volumes, les masses /
- Méthane CH4
ou les débits du traceur injecté.
- Protoxyde d’azote N20
4.1.3 Recommandation particulière à la méthode fondée
sur le mesurage du temps de transit
5.1.2 Traceurs radioactifs
Pour cette méthode, il est préférable de disposer d’un tron-
çon de conduite de section constante entre les deux points
Forme (éventuellement) Pbriode
Traceur
de mesurage, de manière que les paramètres d’écoulement
I
soient sensiblement constants sur tout le tronçon de mesu- IlOmin
Argon 41
rage.
76AsH3
Arsenic 76 26,5 h
Brome 82 C2H582Br ou CH$zBr 36 h
Krypton 85 10,6 années
5 CHOIX DU TRACEUR
Soufre 35 35SF6 87 jours
Xénon 133 5,27 jours
5.1 Généralités
De nombreux traceurs peuvent être utilisés tels que des tra-
5.2 Comparaison des divers traceurs
ceurs minéraux ou organiques, radioactifs ou non, mais il
est nécessaire que le traceur utilisé satisfasse aux exigences
A van tages des traceurs radioactifs
5.2.1
suivantes :
Avec des traceurs émettant un rayonnement y d’énergie
a) qu’il se mélange facilement avec le gaz de la con-
suffisante, il est possible d’effectuer le mesurage au moyen
duite;
de détecteurs placés à l’extérieur de la conduite.
b) qu’il ne cause que des modifications négligeables ou
Avec des traceurs de courte période, tout danger de conta-
connues au débit;
mination radioactive disparaît rapidement, et il n’y a pas de
pollution permanente, si l’élément considéré est chimique-
c) qu’il soit analysable avec une précision suffisante à
ment inoffensif.
une concentration inférieure à la plus haute concentra-
tion permise en tenant compte de la toxicité, de la
5.2.2 Avantages des traceurs non radioactifs
corrosion, etc.;
rs soient spécialeme
II n’est pas nécessaire que les opérateu nt
d) qu’il soit chimiquement stable dans les conditions
entraînés et c
d’emploi;
II n’est pas nécessa ire d’
‘obten ir une a utori sation administra-
e) qu’il ne soit présent initialement, dans le gaz ou la
tive à chaque mesu
rage.
conduite, qu’à une concentration négligeable ou cons-
tante;
Les produits sont généralement stables dans le temps; les
délais entre leur approvisionnement et leur utilisation sont
f) qu’il soit peu onéreux.
sans importance. .
En outre, pour la méthode de dilution, il est important
pour le traceur :
6 CHOIX DU TRONCON DE MESURAGE ET LON-
g) qu’il ne réagisse pas, au point de fausser le mesurage,
GUEUR DE BON MÉLANGE
avec le gaz circulant dans la conduite ou avec les parois.
De plus, pour la méthode du temps de transit, il est recom-
6.1 Introduction
mandé :
Lorsqu’on utilise un traceur pour mesurer le débit de gaz
h) que la concentration du traceur dans les sections de
dans une conduite, il doit y avoir une distance suffisante
mesurage puisse, si nécessaire, être déterminée à chaque
entre la section d’injection de ce traceur et la première sec-
instant;
tion où peuvent être effectués les mesurages de concentra-
tion ou de temps de transit. La distance nécessaire pour
i) que, pour obtenir la plus grande précision, le signal
permettre au traceur de se mélanger au gaz de la conduite
du détecteur soit proportionnel à la concentration du
est connue sous le nom de longueur de bon mélange.
traceur (dont il n’est pas nécessaire de connaître la
Cette longueur se définit comme la distance la plus courte
valeur absolue) et que son temps de réponse soit négli-
geable. sur laquelle la variation maximale (x) de li C,dt dans la
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ISO4053/1-1977 (F)
section pour la méthode d’intégration ou de la concentra- où
tion du traceur dans la méthode d’injection à débit cons-
x est la variation maximale, en pourcentage, sur la sec-
tant est inférieure à une valeur déterminée à l’avance (par
tion de la conduite, de la concentration C2 pour la
exemple 0,5 %), C2 étant la concentration du gaz dans la
méthode d’injection à débit constant, ou de Ji C,dt,
conduite. La longueur de bon mélange n’est donc pas une
pour la méthode d’intégration, à une distance L du
valeur fixe : elle varie selon les variations admises de la
point d’injection;
concentration : plus la variation admise est faible, plus la
longueur de bon mélange est grande.
D est le diamètre de la conduite;
Pour obtenir une précision maximale sur la mesure du
X est le coefficient de frottement de la conduite;
débit, il est nécessaire d’avoir les valeurs le plus faibles
Xo est le coefficient de frottement d’une conduite par-
possibles de (x) dans la section du mesurage. On peut
faitement lisse.
toutefois avoir à tolérer, en pratique, des valeurs assez
élevées de (x) si l’on ne dispose pas de longueurs suffisantes
Les équations ci-dessus sont représentées à la figure 1; elles
de conduite.
montrent qu’avec un nombre de Reynolds Re = 105, et une
tuyauterie lisse, la longueur de bon mélange augmente lors-
On doit prévoir, si possible, une installation avec points de
que x diminue.
mesurage ou de détections multiples, notamment lors-
qu’une variation systématique de la concentration OU
La figure 2 montre le peu d’influente du nombre de
de Jw C,dt peut exister dans la section d’échantillonnage.
Reynolds sur la longueur de bon mélange (voir par exemple
0
l’équation (3)). Pourx = 1 % lorsque Re passe de 105 à 106,
Selon le traceur employé et la méthode de détection utili-
la longueur de bon mélange n’augmente que de 25 % environ.
sée, les exigences relatives au bon mélange peuvent être
moins sévères pour la méthode de mesurage du temps de
transit que pour les méthodes de dilution.
6.2.1.2 INJECTION ANNULAIRE
Plusieurs techniques ont été mises au point pour réduire la
Une injection uniforme, au moyen d’une bague de rayon
longueur de bon mélange et il est recommandé de les utili-
égal à 0,63 fois le rayon de la conduite, réduit la longueur
ser aussi souvent que possible (voir 6.3).
de bon mélange d’environ un tiers des valeurs calculées pour
une injection au centre.
Longueur de bon mélange
6.2
6.2.2 Détermination expérimentale de la longueur de bon
mélange
6.2.1 Calcul théorique de la longueur de bon mélange
Les valeurs de la longueur de bon mélange, déterminées de
L’attention est attirée sur le fait que la longueur de bon
façon expérimentale dans une conduite rectiligne, de sec-
expérimentalement peut différer, de
mélange trouvée
tion circulaire et sans obstacle, avec un injecteur central,
façon notable, de celle prévue par le calcul (voir 6.2.2). Le
sont environ doubles des valeurs calculées du point de vue
paragraphe 6.2.1 .l doit donc être considéré comme un
théorique. Cette différence est due à diverses causes, dont
simple guide.
notamment la différence entre les conditions réelles d’écou-
lement et les conditions supposées par l’analyse théorique.
6.2.1.1 INJECTION CENTRALE
II y a donc lieu d’être prudent dans l’utilisation des résultats
théoriques.
On obtient les équations suivantes qui donnent la longueur
de bon mélange (LlD) en fonction de la variation de
Les détails concernant la détermination expérimentale de la
concentration du traceur dans la conduite, du nombre de
longueur de bon mélange sont donnés dans les parties de
Reynolds (Re) et du frottement sur la tuyauterie. L’équa-
la Norme internationale relatives aux différentes méthodes.
,
tion (1) est établie dans l’hypothèse d’un coefficient cons-
tant de diffusion radiale et d’une vitesse uniforme d’écoule-
La figure 3 indique un exemple de variation mesurée de la
ment; l’équation (2) dans l’hypothèse d’une répartition
distance de bon mélange, en fonction de (x), dans le cas
parabolique du coefficient de diffusion radiale et d’une
d’une injection centrale et dans le cas de trois autres métho-
vitesse uniforme d’écoulement; l’équation (3) suppose une
des d’injection. II faut noter que le niveau de turbulence de
répartition parabolique du coefficient de diffusion radiale
l’écoulement influe sur ces résultats.
et un profil logarithmique des vitesses.
6.3 Exemples de méthodes de réduction de la longueur de
bon mélange
fr, LI*E (2.94-9 l l 9 (1)
D
6.3.1 Injecteurs à orifices multiples
L= (2.95~$+)c . .(2)
Lorsque le traceur est injecté de façon uniforme par un
D
certain nombre d’orifices (au moins quatre), régulièrement
1/2
répartis sur la conduite, on peut obtenir une réduction de la
L
ho
longueur de bon mélange par rapport à celle qu’on obtient
D= (20,5 - 2,85 In x) Reill o x . . .
(3)
avec un injecteur central.
[1
3
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ISO 4053/1-1977 (F)
...
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