ISO 10780:1994
(Main)Stationary source emissions — Measurement of velocity and volume flowrate of gas streams in ducts
Stationary source emissions — Measurement of velocity and volume flowrate of gas streams in ducts
Specifies manual methods for determining the velocity and volume flowrate of gas streams in ducts, stacks and chimneys vented to the atmosphere. Specifies the use of two types of Pitot tubes, type L und type S, for determining the velocity and the volume flowrate for each type of Pitot tube. Applies to gas streams with essentially constant density, temperature, flowrate and pressure at the sampling point.
Émissions de sources fixes — Mesurage de la vitesse et du débit-volume des courants gazeux dans des conduites
Emisije nepremičnih virov - Meritev hitrosti in volumskega pretoka plinskih tokov v odvodnikih
General Information
Buy Standard
Standards Content (Sample)
ISO
INTERNATIONAL
STANDARD
40780
First edition
1994-11-15
Stationary Source emissions -
Measurement of velocity and volume
flowrate of gas streams in ducts
Mesurage de Ia vitesse et du ddbit-volume
Emissions de sources fixes -
conduites
des courants gazeux dans des
gsj
-
-
-
-
-
iso:
+ppG
Reference number
ISO 10780:1994( E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 10780:1994(E)
Contents
Page
1
1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Normative references
............................................................ 1
3 Definitions and symbols
1
.....................................................................................
4 Principle
........................... 2
............................. ..........................
5 Apparatus
....................... 8
..............................
6 Environmental requirements
9
................................. .........................................
7 Test procedure
13
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8 Calculation of velocity and volume flowrate
15
..................................................................................
9 Accuracy
.............................................................. ............... 15
10 Test report
Annexes
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
A Maintenance of Pitot tubes
17
........
B Determination of duct static pressure with Pitot tubes
18
..................
C Determination of flow direction with Pitot tubes
.................................................... 19
D Correction of swirling flow
0 ISO 1994
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced
or utilized in any form or by any means, electronie or mechanical, including photocopying and
microfilm, without Permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-l 211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
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0 ISO
ISO 10780:1994(E)
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. Esch 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.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard ISO 10780 was prepared by Technical Committee
lSO/TC 146, Air quality, Subcommittee SC 1, Stationary Source
emissions.
A and B form an integral part of this International Standard. An-
Annexes
nexes C and D are for i nfo rmation only.
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Q ISO
ISO 10780:1994(E)
Introduction
ISO/TC 146/SC 1 prepares International Standards for the determination
of concentrations of pollutants in stationary Source emissions. For the
calculation of the emission rate, the volume flow of a gas stream has to
be measured. This International Standard specifies methods for the de-
termination of the velocity and the volume flowrate of gas streams in
ducts and chimneys. lt is based largely on ISO 3966:1977, ISO 4006:1977
and ISO 9096:1990. ISO 3966 and ISO 4006 specify methods for mea-
suring the flow of process streams in closed conduits using type L Pitot
static tubes. ISO 9096 specifies ways to measure velocity and mass flow
when sampling for particles in gas streams in ducts and chimneys. This
International Standard differs from ISO 3966 and ISO 4006 in allowing the
use of the type S Pitot tube (a device not mentioned in ISO 3966) as well
as the type L. lt differs from ISO 9096 in that it provides considerably
more information concerning the construction and use of the Pitot tubes
commonly used to measure the velocity and volume flowrate of gas
streams in ducts and chimneys.
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ISO 10780:1994(E)
INTERNATIONAL STANDARD 0 ISO
Measurement of
Stationary Source emissions -
velocity and volume flowrate of gas streams in ducts
in special cases, but the uncertainty in the velocity
1 Scope
and volume flowrate may be larger.
This International Standard specifies manual methods
for determining the velocity and volume flowrate of
2 Normative references
gas streams in ducts, Stacks and chimneys vented to
the atmosphere. lt specifies the use of two types of The following Standards contain provisions which,
Pitot tubes, type L and type S, for determining the through reference in this text, constitute provisions
velocity and the volume flowrate, and recommends of this International Standard. At the time of publica-
sampling conditions for which each type of Pitot tube tion, the editions indicated were valid. All Standards
is preferred. are subject to revision, and Parties to agreements
based on this International Standard are encouraged
The use of other types of Pitot tubes is permitted in
to investigate the possibility of applying the most re-
acordance with this International Standard providing
cent editions of the Standards indicated below.
they meet the accuracy requirements in clause 10.
Members of IEC and ISO maintain registers of cur-
rently valid International Standards.
This International Standard applies to gas streams
with essentially constant density, temperature,
ISO 3966:1977, Measurement of fluid flow in closed
flowrate and pressure at the sampling Points. lt ap-
conduits - Velocity area method using Pitot static
plies to situations where the Reynolds number of the
tubes.
gas stream as it flows around the Pitot tube is greater
than 1,2, the pressure differential across the Pitot
ISO 9096:1992, Stationary Source emissions - De-
tube orifices (ports) is greater than 5 Pa and the
termination of concen tra tion and mass flow rate of
Cross-sectional area of the duct at the sampling Point
particulate material in gas-carrying ducts - Manual
is at least 0,07 m2. lt specifies the technology and
gravimetric method.
maintenance of Pitot tubes, the calculation of local
velocities from measured differential pressures and
3 Definitions and Symbols
the computation of volume flowrate by velocity inte-
gration. This International Standard assumes that the
For the purposes of this International Standard, the
measurements are taken either at the same time that
definitions and Symbols given in ISO 9096 apply. For
a pollutant Sample is being collected or independently
the user ’s convenience, these Symbols are defined in
of actual Sample collection; in the latter case, the
this International Standard at the Point where they are
purpose of the test might be to select the sampling
first used.
location for collecting a pollutant Sample or to calibrate
an automated flow measuring instrument installed in
4 Principle
the duct. Thus, this International Standard should be
suitable as both a primary measurement (velocity and
The average velocity of the gas stream is determined
volume flowrate) and as an ancillary measurement
using a Pitot tube to determine the velocity head, V,
(selection of sampling rate for pollutant sampling, cal-
at selected Points in the Cross-section of the duct. The
culation of pollutant emission rate, etc.).
volume flowrate, qV, is calculated by multiplying the
Cross-sectional area by the average velocity of the gas
If any of the requirements of this International Stan-
dard are not fulfilled, this method may still be applied stream at that Cross-section.
1
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0 ISO
ISO 10780:1994(E)
L Pitot tube. Type L Pitot tubes meeting the design
The method consists of:
specifications in ISO 3966 also meet all the require-
determining the dimensions, D, of the duct at the
ments of this International Standard. (Before it is
d
sampling location; used, however, the Pitot tube must be checked to
ensure that it meets the design specifications of this
determining the number, n, and location, X, of the
b) International Standard.)
measuring Points in the Cross-section needed to
adequately determine the velocity Profile;
Type L Pitot tubes of other dimensions may also meet
the requirements of this International Standard if they
measuring the pressure differential, Ap, across
d
are calibrated against a Standard Pitot static tube and
the Pitot tube pressure ports when the Pitot tube
used as described in this International Standard. The
is placed at these sampling Points;
ISO 3966 type L Pitot tube consists of a cylindrical
head attached perpendicularly to a Stern. lt has a cali-
determining the velocity at each sampling Point
d)
bration factor K of 0,99 + 0,Ol.
-
from given formulae on the basis of these differ-
ential pressure measurements; and
At one or two Cross-sections along the head, static-
pressure holes are drilled around the circumference,
calculating the volume flowrate from the product
e)
so that the registered pressure is transferred through
of the average velocity and the Cross-sectional
the head and stem to a Point outside the duct.
area.
A small tube, concentric with the head and Stern,
transfers the total pressure, registered by an orifice
5 Apparatus
facing the flow direction (at the tip of an axially sym-
metrical nose integral with the head) to a Point out-
5.1 Design of the Pitot tube
side the duct. An alignment arm, fitted to the end of
the Stern, facilitates alignment of the head when this
The type L Pitot tube described in ISO 3966 is pre-
is obscured by the duct Wall.
ferred when the velocity measurement is made be-
fore and after the pollutant Sample is collected. This
The nose (including the total pressure orifice) shall be
Pitot tube is less sensitive to flow misalignment errors
designed to comply with the following requirements.
than type S. However, its pressure-sensing ports tan
become plugged in certain sampling conditions. Its
a) The response of the differential pressure to incli-
use could be difficult in high concentrations of
nation of the head relative to the flow shall meet
particulate matter or aerosols. In addition, its insertion
one of the following two conditions (in both cases
into thick-walled ducts or smokestacks requires large
it is necessary to know the response curve of the
openings. If the type L Pitot tube and the sampling
Pitot tube):
nozzle are too close to one another, they will ad-
versely influence each other’s Performance.
1) if precise alignment of the Pitot tube with the
Stack axis is not possible but there is no swirl,
The type S Pitot tube tan be used when the pollutant
the differential pressure should be as inde-
Sample is collected at the same time the velocity is
pendent as possible of the yaw of the head in
measured. lt is also preferred if the porthole is small,
uniform flow;
the Stack wall is thick, the Stack gas is dusty and the
Stack gas contains aerosols such as water droplets
2) if precise alignement of the Pitot tube with
and H,SO,. The type S Pitot tube is considerably more
the conduit axis is possible but swirl is pres-
sensitive to alignment error than the type L Pitot tube,
ent, the Variation of the differential pressure
but it is less sensitive to interference by a sampling
recorded by the tube in uniform flow with yaw
probe nozzle when the distance between the sides
angle p shall be approximately proportional to
of the Pitot tube and the nozzle is at least 1,9 cm. The
cos*p. If the head is perfectly aligned axially
Pitot tube tan be designed to reduce its sensitivity to
and if swirl is less than $Z 3 ’, the differential
alignment error.
pressure shall not deviate from this require-
ment by more than 1 %.
5.1.1 Type L Pitot tube
NOTE 1 Misalignment and swirl tan occur simul-
This Pitot tube is sometimes termed the Standard
taneously and efforts should be made to minimize both.
Pitot static tube or the Prandtl Pitot tube. Its design
specifications are described in detail in annex A of b) The calibration factors for different specimens of
tubes to a particular specification shall be identi-
ISO 3966:1977. Figure 1 Shows an example of a type
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0 ISO
ISO 10780:1994(E)
5) placed not less than eight head-diameters
cal, to within + 1,O %, and shall remain so for the
from the axis of the Stern.
working life of any such tube. If the user has any
doubt, an individual calibration of each Pitot tube
should be made.
5.1.2 Type S Pitot tube
c) The static-pressure holes shall be:
The type S Pitot tube is widely used in Stack testing
because it is suitable for determining the velocity at
not larger than 1,6 mm in diameter;
the Point where the Sample is being taken and be-
Cause it is rugged, small and easy to construct. The
at least six, and sufficient in number for the
construction specifications of this Pitot tube are
damping in the static-pressure circuit to equal
shown in figure2. This Pitot tube is normally made of
that in the total-pressure circuit; on Pitot tubes
metal tubing with an external diameter of 4 mm to
of small diameter, the orifices may be placed
10 mm. The distance between the base of each leg
in two planes;
of the Pitot tube and its face-opening (orifice) plane
(dimensions L, and 4 in figure2) shall be equal for
3) free of burrs and uniform in diameter;
each leg. This distance shall be not less than 1,05 and
4) placed not less than six head-diameters from not more than 10,O times the external diameter of the
the tip of the nose; tubing.
R = 0,Sd
\
Innertube @ 0,4d
8 holes of Q> 0,13 d, nottoexceedlmm,
equally distributedand free from burrs
Outertube @ d
Figure 1 - Example of a type L Pitot tube
3
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0 ISO
ISO 10780:1994(E)
If this Pitot tube is to be used without a pollutant If it is used with a sampling probe attached, and the
sampling probe attached to it, it should be calibrated spacing between the Pitot tube, thermocouple and
with a type L Pitot tube to establish its calibration sampling nozzle conforms to that shown in figures 3
factor. However, if the specifications in figure2 are and 4, a calibration factor K of 0,84 may also be as-
met, a calibration factor K of 0,84 &- 0,Oi may be as- sumed. If these spacings are not met, the Pitot
sumed. tubelsampling probe combination must be calibrated
with a type L Pitot tube, as described in 5.2.
Transverse
tube axis
Face opening planes
a)
A-side plane
7
Longi tudinal
tube axis -
B-side plane -J
b)
A or B
- -_-_-------------_
1
Figure 2 - Properly constructed type S Pitot tube
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ISO 10780:1994(E)
Type S Pitot tube
/-
x w 1,9 cm
Sampling nozzle
Wake orif ice
Type S Pitot tube
0 Impact orif ice
NozzLe entry plane
‘1 -- \:I --
d,,, = sampling nozzle diameter
L& = type S Pitot tube diameter
- Type S Pitot tube: sampling nozzle spacing required to prevent flow measurement error when
Figure 3
d,,, equals 1,3 cm
5
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ISO 10780:1994(E)
Thermocouple
x > 1,9 cm
Type S Pitot tube
/Sample probe
Type S Pitot tube
L Sample probe
Type S Pitot tube: thermocouple spacing required to prevent flow measurement error
Figure 4 -
The projected area (blockage) of the Pitot tube or Pitot
5.2 Calibration of the Pitot tube
tubelsampling probe assembly shall not exceed 3 %
of the Cross-sectional area of the test section in the
Type L Pitot tubes that do not meet the design spec-
plane in which the calibration is being done.
ifications of this International Standard shall be cali-
brated with a Pitot tube which is in accordance with
ISO 3966.
5.2.1 Characteristics of the calibration flow
5.2.2 Calibration procedure
System
A previously certified or calibrated type L Pitot tube
The flow System shall have the capacity to generate
shall be used as the reference Standard. The Pitot
a velocity in the test section of between 11 m/s and
tube shall be calibrated as follows.
18 m/s. This velocity shall not vary by more than
1,O % with time to ensure steady flow during the a) Ensure that the pressure-sensing device is prop-
calibration of the Pitot tube. Pitot tubes and Pitot erly zeroed, levelled. etc. and that the tubing con-
tubelsampling probe assemblies calibrated in this ve- necting the Pitot tube to the pressure-sensing
locity range should be accurate within 3 % for veloci-
device is leaktight. Turn on the fan and allow the
ties between 5 m/s and 50 m/s. If the Pitot tube or
velocity in the test section to stabilize.
Pitot tubelsampling probe assembly is used to mea-
Sure velocities below 5 m/s or above 50 m/s, the Pitot b) Insert the type L Pitot tube into the test section,
so that it is at least 8 cm from any interior Wall.
tube shall also be calibrated at these other velocities.
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0 ISO ISO 10780:1994(E)
e) Calculate K for each pair of Ap readings using
Seal the porthole so that air does not leak out
equation (1) and determine the average K for the
from the test section and measure the pressure
differente (Aprer), in Pascals (Pa) or equivalent Pitot tube being calibrated. If any individual K dif-
units. Record this value (run 1) using the data fers from the average K by more than 0,02, the
form in figure 5 or its equivalent. calibration must be repeated or the Pitot tube
must be replaced.
c) Remove the type L Pitot tube and insert the Pitot
I
tube to be calibrated into the test section at the APref
K . . .
(1)
= K,,f -
unk
same location as the reference Pitot tube. Seal
Ahnk
J
the porthole as before and repeat the procedure
in step b). Record the pressure differente (Apunk
When calibrating a type S Pitot tube, compare the
in figure 5 run 1).
calibration factors determined with first one leg and
then the other leg pointing downstream. Use this
d) Repeat Steps b) and c) until three pairs of Ap
Pitot tube only if the two factors differ by no more
readings are obtained.
than 0,Ol.
Date
I
Pitot tube
I I
Calibrated by
I l
Type of Pitot tube
I
I
Ap in units of
I I
I
Run K K
AP,& Ai%nk ref unk
Part A 1
2
3
Part Bq)
NOTE - ref = reference; unk = unknown.
1) Part B is used for type S Pitot tubes when both legs of the Pitot are calibrated.
Figure 5 - Pitot tube calibration form
7
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 10780:1994(E) 0 ISO
NOTE 3 A method to check for swirl using the Pitot
5.3 Ancillary equipment
tube is presented in annex C, and a method to
straighten the flow is described in annex D.
Table 1 summarizes the requirements for ancillaty
equipment to be used with the Pitot tube.
c) There shall be no regular or cyclic pressure fluc-
tuations in the gas stream. Also, any irregular
6 Environmental requirements
pressure fluctuations at the plane of mea-
surement shall not exceed 24 Pa
The Pitot tubes described in this International Stan-
(+ 2,5 mmH,O) about the mean value of the
dard will provide the accuracy specified in clause 10
pressure differente reading on an undamped
when the following conditions are met.
manometer connected to the Pitot tube by the
shortest possible length of tubing. Small irregular
a) The Reynolds number of the gas stream at the
fluctuations inevitably occur and will be reflected
Pitot tube surface shall be greater than 1 200 and
in the manometer reading. When testing is con-
the gas stream velocity between 5 m/s and
ducted to determine whether the observed fluc-
50 m/s.
tuations exceed 24 Pa about the mean reading, it
should be established that the damping of the
Pitot tubes are subject to significant errors
NOTE 2
for Reynolds numbers less than 1 200. At velocities Pitot tube is symmetrical and equal for the Pitot
greater than 50 m/s, the Pitot tube tends to vibrate or
orifices.
undergo deflections that tan Cause significant errors in
the pressure measurement.
NOTE 4 A method for damping irregular pressure
fluctuations is described in annex D of ISO 3966:1977.
b) The swirl angle shall be not more than +15” from
-
the local direction of flow parallel to the duct axis
at any Point in the plane of measurement.
Table 1 - Ancillary equipment and design specifications
Part Design
Specification
instrument con- Inclined liquid manometer or equivalent
Liquid manometer which tan be read
(towithin0.131
Condenser, wet-and-dry-bulb thermo-
Instrument for measuring the humidity To measure water content of Stack gas
meter, dryer
of gases in duct (optional) to within 2 % of gas volume
I
Thermometer for measuring duct tem- Thermometer, shielded thermocouple Accurate to within 1 % of absolute
perature or equivalent temperature when rmmersed tn a con-
1 stant temperl
Porthole sealing device Foam, adjustable flange or equivalent
ing velocity measurement
Barometer for measuring local atmos- Pressure gauge Accurate to within 300 Pa
pheric pressure
l I
Device for measuring duct dimensions Calibrated rod (preferred) or reliable Internal dimensions of duct or chimney
drawings when duct is too large to shall be measured to within 1 % of lin-
measure with a calibrated rod
ear dimension
1
Instrument for measuring static pres- Pitot tube attached to manometer
Accurate to within 0,2 %
Sure in duct
pressure in duct (see annex
Instrument for measuring gas compo- Orsat analyser or other device as ap-
Gas density accurate to within 2 %
sition (optional) propriate
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0 ISO ISO 10780:1994(E)
For circular Stacks, measurements shall be made From the information collected, select the proper Pitot
d
over at least two diameters that are at right angles tube and plan the test procedures. Discuss with the
to each other, and the differente between the management of the plant which provisions are avail-
average velocities across each diameter should able or still have to be provided. Dates, starting times,
not exceed 5 % of the mean for all the diameters. duration of the Survey and sampling periods, as weil
If the differente exceeds 5 %, additional sampling as plant operating conditions during these periods,
Points shall be taken or a new sampling location shall be agreed with the management of the plant.
selected.
The int ernal dim ensions of the duct shall be
known to within 1 % of the duct linea r dimen-
sions.
7.1.2 Choice of sampling location
The duct shall not exhibit any sudden variations in
Sampling shall take place in a length of straight duct
its internal diameter for a distance of at least 5
with constant shape and Cross-sectional area, and as
hydraulic diameters upstream and 5 hydraulic dia-
far as possible downstream from any obstruction
meters downstream from the plane in which the
which may Cause a disturbance and produce a Change
velocity will be measured.
in the direction of flow. The Cross-sectional area must
NOTE 5 For noncircular ducts, the hydraulic diameter
be sufficiently large to avoid increasing the duct gas
is calculated by multiplying the duct Cross-sectional area
stream velocity by more than 3 % due to blocking
by four and dividing the resulting quantity by the duct
caused by the Pitot tube and any probes or
perimeter.
thermocouples attached to it.
) A negative flow stream shall not be present at any
To ensure a sufficiently homogeneous gas velocity
Point on the Cross-sectional area where the Pitot
distribution in the sampling plane, this section of
tube will be used.
straight duct should be at least 7 hydraulic diameters
long. Over the length of the straight section, locate
) The absolute temperature at each velocity mea-
the sampling plane at a distance of 5 hydraulic dia-
surement Point shall not differ by more than 5 %
meters from the inlet. If the sampling plane is to be
from the average absolute temperature of the
located in a duct near the gas stream exit to the at-
duct Cross-section.
mosphere, the distance to the duct exit should also
be 5 hydraulic diameters (making a straight length of
NOTE 6 Temperature differentes greater than 5 %
IO hydraulic diameters). The gas flow conditions shall
indicate that stratified flow is present at the sampling
meet the criteria described in clause 6. This must be
location.
verified Prior to sampling. If these specifications for
hydraulic diameter are not met, it cannot be assumed
that the accuracy specified in clause IO will be ob-
tained.
7 Test procedure
If sampling in horizontal ducts is unavoidable, practical
advantages may be taken of access ports situated on
7.1 Before testing
the top of the duct. However, the Pitot tube orifices
shall not contact any deposits in the bottom of the
7.1.1 Site Survey duct.
Before carrying out any measurements, discuss the
purpose of the sampling with the management of the
plant. The nature of the plant process, for example
steady-state or cylic, tan affect the sampling program.
7.1.3 Number of sampling Points
If the process tan be performed in a steady state, it
must be conducted under steady operating conditions
The minimum number of sampling Points is dictated
that are as ideal as possible during the sampling.
by the dimensions of the measuring plane. In general,
A preliminary Survey of the plant will facilitate the se- this number increases as Stack Cross-section in-
lection of the best sampling location and the deter- creases. The minimum number of sampling Points
mination of the required number and Pattern of the required is given in tables 2 and 3 for circular and
sampling Points. rectangular ducts, respectively.
---------------------- Page: 13 ----------------------
Q ISO
ISO 10780:1994(E)
7.1.4 Location of sampling Points
The sampling plane shall be divided into equal areas
and a velocity measurement taken at the centre of
each area. However, no sampling Point shall be lo-
cated within 2 cm of the duct Wall. lf this latter situ-
ation arises, the sampling Point shall be adjusted so
that the Pitot tube is positioned 2 cm from the Wall.
7.1.4.1 Circular duct, general rule
NOTE - The shaded portions are of equal area; D > 2 m.
The duct is divided into equal areas as shown in
figure 6. Sampling Points are selected using table4.
Figure 6 - Sampling Point positions in circular
ducts - General rule
Table 2 - Minimum number of sampling Points for circular ducts having
cross-sectional areas 3 0,07 m*
Minimum number of Minimum number of Minimum number of
Sampling plane area Dutt diameter sampling lines sampling Points per sampling Points per
(diameters) diameter plane
Centre Point Centre Point
m
m*
incl. excl. incl.
excl.
0,07 to 0,38 0,3 to 0,7 2 3 2 5 4
0,38 to 0,79 0,7 to 1 2 5 4 9 8
0,79 to 3,14 1 to 2 2 7 6 13 12
> 3,14 >2 2 9 8 17 16
Table 3 - Minimum number of sampling Points for
rectangular ducts having Cross-sectional areas 3 0,07 m2
.
Sampling plane
Minimum number Minimum number
area
of side divisions of sampling Points
m2
0,07 to 0,38 2 4
0,38 to 1,5 3 9
> 1,5 4 16
10
---------------------- Page: 14 ----------------------
0 ISO
ISO 10780:1994(E)
Table 5 - Sampling Point (as a percentage of
Table 4 - Sampling Point (as a percentage of
the diameter D) distance from the duct Wall,
the diameter D) distance from the duct Wall,
tangential rule (see figure 7)
general rule (see figure6)
Sampling %D
,
%D
Sampling
Point
Number of sampling Points, nd, on a
Point
Number of sampling Points, nd, on a
number
diameter
number
diameter
i 2 4 6 8
i 3 5 7 9
1 14,6 6,7 4,4 3,3
1 11,3 59 410 3,O
2 85,4 25,0 14,6 IO,5
2 50,o 21,l 13,3 38
3 75,0 29,6 19,4
3 88,7 50,o 26,0 17,8
4 93,3 70,4 32,3
4 78,9 50,o 29,0
5 85,4 67,7
5 94,1 74 ‘0 50,o
6 95,6 80,6
6 86,7 71,0
7 89,5
7 96,0 82,2
8 96,7
8 90,2
9 97,0
7.1.4.3 Rectangular duct
7.1.4.2 Circular duct, tangential rule
The duct is divided into equal areas at the sampling
The duct is divided into equal areas, but there is no
Point by lines parallel to the sides of the ducts, and
sampling Point at the centre of the duct (figure7).
Sampling Points are selected using table 5. the sampling Points are located at the centre of each
area (see figure 8).
7.1.4.4 Special instructions
When using this International Standard, several addi-
tional Points should be considered. Firstly, the mini-
mum number of sampling Points required for
measuring velocity and volumetric flow usually will
also be adequate for determining gaseous pollutant
emissions, but may not be adequate for measuring
particulate and aerosol emissions. Secondly, a lo-
cation that is adequate for measuring flow may not
meet the minimum requirements for collecting a
pollutant Sample. When a pollutant Sample is also to
be taken, the pollutant sampling method should be
NOTE - The shaded portions are of
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 10780:1996
01-maj-1996
(PLVLMHQHSUHPLþQLKYLURY0HULWHYKLWURVWLLQYROXPVNHJDSUHWRNDSOLQVNLKWRNRYY
RGYRGQLNLK
Stationary source emissions - Measurement of velocity and volume flowrate of gas
streams in ducts
Émissions de sources fixes - Mesurage de la vitesse et du débit-volume des courants
gazeux dans des conduites
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 10780:1994
ICS:
13.040.40 (PLVLMHQHSUHPLþQLKYLURY Stationary source emissions
SIST ISO 10780:1996 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
---------------------- Page: 1 ----------------------
SIST ISO 10780:1996
---------------------- Page: 2 ----------------------
SIST ISO 10780:1996
ISO
INTERNATIONAL
STANDARD
40780
First edition
1994-11-15
Stationary Source emissions -
Measurement of velocity and volume
flowrate of gas streams in ducts
Mesurage de Ia vitesse et du ddbit-volume
Emissions de sources fixes -
conduites
des courants gazeux dans des
gsj
-
-
-
-
-
iso:
+ppG
Reference number
ISO 10780:1994( E)
---------------------- Page: 3 ----------------------
SIST ISO 10780:1996
ISO 10780:1994(E)
Contents
Page
1
1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Normative references
............................................................ 1
3 Definitions and symbols
1
.....................................................................................
4 Principle
........................... 2
............................. ..........................
5 Apparatus
....................... 8
..............................
6 Environmental requirements
9
................................. .........................................
7 Test procedure
13
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8 Calculation of velocity and volume flowrate
15
..................................................................................
9 Accuracy
.............................................................. ............... 15
10 Test report
Annexes
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
A Maintenance of Pitot tubes
17
........
B Determination of duct static pressure with Pitot tubes
18
..................
C Determination of flow direction with Pitot tubes
.................................................... 19
D Correction of swirling flow
0 ISO 1994
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced
or utilized in any form or by any means, electronie or mechanical, including photocopying and
microfilm, without Permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-l 211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
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SIST ISO 10780:1996
0 ISO
ISO 10780:1994(E)
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. Esch 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.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard ISO 10780 was prepared by Technical Committee
lSO/TC 146, Air quality, Subcommittee SC 1, Stationary Source
emissions.
A and B form an integral part of this International Standard. An-
Annexes
nexes C and D are for i nfo rmation only.
---------------------- Page: 5 ----------------------
SIST ISO 10780:1996
Q ISO
ISO 10780:1994(E)
Introduction
ISO/TC 146/SC 1 prepares International Standards for the determination
of concentrations of pollutants in stationary Source emissions. For the
calculation of the emission rate, the volume flow of a gas stream has to
be measured. This International Standard specifies methods for the de-
termination of the velocity and the volume flowrate of gas streams in
ducts and chimneys. lt is based largely on ISO 3966:1977, ISO 4006:1977
and ISO 9096:1990. ISO 3966 and ISO 4006 specify methods for mea-
suring the flow of process streams in closed conduits using type L Pitot
static tubes. ISO 9096 specifies ways to measure velocity and mass flow
when sampling for particles in gas streams in ducts and chimneys. This
International Standard differs from ISO 3966 and ISO 4006 in allowing the
use of the type S Pitot tube (a device not mentioned in ISO 3966) as well
as the type L. lt differs from ISO 9096 in that it provides considerably
more information concerning the construction and use of the Pitot tubes
commonly used to measure the velocity and volume flowrate of gas
streams in ducts and chimneys.
---------------------- Page: 6 ----------------------
SIST ISO 10780:1996
ISO 10780:1994(E)
INTERNATIONAL STANDARD 0 ISO
Measurement of
Stationary Source emissions -
velocity and volume flowrate of gas streams in ducts
in special cases, but the uncertainty in the velocity
1 Scope
and volume flowrate may be larger.
This International Standard specifies manual methods
for determining the velocity and volume flowrate of
2 Normative references
gas streams in ducts, Stacks and chimneys vented to
the atmosphere. lt specifies the use of two types of The following Standards contain provisions which,
Pitot tubes, type L and type S, for determining the through reference in this text, constitute provisions
velocity and the volume flowrate, and recommends of this International Standard. At the time of publica-
sampling conditions for which each type of Pitot tube tion, the editions indicated were valid. All Standards
is preferred. are subject to revision, and Parties to agreements
based on this International Standard are encouraged
The use of other types of Pitot tubes is permitted in
to investigate the possibility of applying the most re-
acordance with this International Standard providing
cent editions of the Standards indicated below.
they meet the accuracy requirements in clause 10.
Members of IEC and ISO maintain registers of cur-
rently valid International Standards.
This International Standard applies to gas streams
with essentially constant density, temperature,
ISO 3966:1977, Measurement of fluid flow in closed
flowrate and pressure at the sampling Points. lt ap-
conduits - Velocity area method using Pitot static
plies to situations where the Reynolds number of the
tubes.
gas stream as it flows around the Pitot tube is greater
than 1,2, the pressure differential across the Pitot
ISO 9096:1992, Stationary Source emissions - De-
tube orifices (ports) is greater than 5 Pa and the
termination of concen tra tion and mass flow rate of
Cross-sectional area of the duct at the sampling Point
particulate material in gas-carrying ducts - Manual
is at least 0,07 m2. lt specifies the technology and
gravimetric method.
maintenance of Pitot tubes, the calculation of local
velocities from measured differential pressures and
3 Definitions and Symbols
the computation of volume flowrate by velocity inte-
gration. This International Standard assumes that the
For the purposes of this International Standard, the
measurements are taken either at the same time that
definitions and Symbols given in ISO 9096 apply. For
a pollutant Sample is being collected or independently
the user ’s convenience, these Symbols are defined in
of actual Sample collection; in the latter case, the
this International Standard at the Point where they are
purpose of the test might be to select the sampling
first used.
location for collecting a pollutant Sample or to calibrate
an automated flow measuring instrument installed in
4 Principle
the duct. Thus, this International Standard should be
suitable as both a primary measurement (velocity and
The average velocity of the gas stream is determined
volume flowrate) and as an ancillary measurement
using a Pitot tube to determine the velocity head, V,
(selection of sampling rate for pollutant sampling, cal-
at selected Points in the Cross-section of the duct. The
culation of pollutant emission rate, etc.).
volume flowrate, qV, is calculated by multiplying the
Cross-sectional area by the average velocity of the gas
If any of the requirements of this International Stan-
dard are not fulfilled, this method may still be applied stream at that Cross-section.
1
---------------------- Page: 7 ----------------------
SIST ISO 10780:1996
0 ISO
ISO 10780:1994(E)
L Pitot tube. Type L Pitot tubes meeting the design
The method consists of:
specifications in ISO 3966 also meet all the require-
determining the dimensions, D, of the duct at the
ments of this International Standard. (Before it is
d
sampling location; used, however, the Pitot tube must be checked to
ensure that it meets the design specifications of this
determining the number, n, and location, X, of the
b) International Standard.)
measuring Points in the Cross-section needed to
adequately determine the velocity Profile;
Type L Pitot tubes of other dimensions may also meet
the requirements of this International Standard if they
measuring the pressure differential, Ap, across
d
are calibrated against a Standard Pitot static tube and
the Pitot tube pressure ports when the Pitot tube
used as described in this International Standard. The
is placed at these sampling Points;
ISO 3966 type L Pitot tube consists of a cylindrical
head attached perpendicularly to a Stern. lt has a cali-
determining the velocity at each sampling Point
d)
bration factor K of 0,99 + 0,Ol.
-
from given formulae on the basis of these differ-
ential pressure measurements; and
At one or two Cross-sections along the head, static-
pressure holes are drilled around the circumference,
calculating the volume flowrate from the product
e)
so that the registered pressure is transferred through
of the average velocity and the Cross-sectional
the head and stem to a Point outside the duct.
area.
A small tube, concentric with the head and Stern,
transfers the total pressure, registered by an orifice
5 Apparatus
facing the flow direction (at the tip of an axially sym-
metrical nose integral with the head) to a Point out-
5.1 Design of the Pitot tube
side the duct. An alignment arm, fitted to the end of
the Stern, facilitates alignment of the head when this
The type L Pitot tube described in ISO 3966 is pre-
is obscured by the duct Wall.
ferred when the velocity measurement is made be-
fore and after the pollutant Sample is collected. This
The nose (including the total pressure orifice) shall be
Pitot tube is less sensitive to flow misalignment errors
designed to comply with the following requirements.
than type S. However, its pressure-sensing ports tan
become plugged in certain sampling conditions. Its
a) The response of the differential pressure to incli-
use could be difficult in high concentrations of
nation of the head relative to the flow shall meet
particulate matter or aerosols. In addition, its insertion
one of the following two conditions (in both cases
into thick-walled ducts or smokestacks requires large
it is necessary to know the response curve of the
openings. If the type L Pitot tube and the sampling
Pitot tube):
nozzle are too close to one another, they will ad-
versely influence each other’s Performance.
1) if precise alignment of the Pitot tube with the
Stack axis is not possible but there is no swirl,
The type S Pitot tube tan be used when the pollutant
the differential pressure should be as inde-
Sample is collected at the same time the velocity is
pendent as possible of the yaw of the head in
measured. lt is also preferred if the porthole is small,
uniform flow;
the Stack wall is thick, the Stack gas is dusty and the
Stack gas contains aerosols such as water droplets
2) if precise alignement of the Pitot tube with
and H,SO,. The type S Pitot tube is considerably more
the conduit axis is possible but swirl is pres-
sensitive to alignment error than the type L Pitot tube,
ent, the Variation of the differential pressure
but it is less sensitive to interference by a sampling
recorded by the tube in uniform flow with yaw
probe nozzle when the distance between the sides
angle p shall be approximately proportional to
of the Pitot tube and the nozzle is at least 1,9 cm. The
cos*p. If the head is perfectly aligned axially
Pitot tube tan be designed to reduce its sensitivity to
and if swirl is less than $Z 3 ’, the differential
alignment error.
pressure shall not deviate from this require-
ment by more than 1 %.
5.1.1 Type L Pitot tube
NOTE 1 Misalignment and swirl tan occur simul-
This Pitot tube is sometimes termed the Standard
taneously and efforts should be made to minimize both.
Pitot static tube or the Prandtl Pitot tube. Its design
specifications are described in detail in annex A of b) The calibration factors for different specimens of
tubes to a particular specification shall be identi-
ISO 3966:1977. Figure 1 Shows an example of a type
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SIST ISO 10780:1996
0 ISO
ISO 10780:1994(E)
5) placed not less than eight head-diameters
cal, to within + 1,O %, and shall remain so for the
from the axis of the Stern.
working life of any such tube. If the user has any
doubt, an individual calibration of each Pitot tube
should be made.
5.1.2 Type S Pitot tube
c) The static-pressure holes shall be:
The type S Pitot tube is widely used in Stack testing
because it is suitable for determining the velocity at
not larger than 1,6 mm in diameter;
the Point where the Sample is being taken and be-
Cause it is rugged, small and easy to construct. The
at least six, and sufficient in number for the
construction specifications of this Pitot tube are
damping in the static-pressure circuit to equal
shown in figure2. This Pitot tube is normally made of
that in the total-pressure circuit; on Pitot tubes
metal tubing with an external diameter of 4 mm to
of small diameter, the orifices may be placed
10 mm. The distance between the base of each leg
in two planes;
of the Pitot tube and its face-opening (orifice) plane
(dimensions L, and 4 in figure2) shall be equal for
3) free of burrs and uniform in diameter;
each leg. This distance shall be not less than 1,05 and
4) placed not less than six head-diameters from not more than 10,O times the external diameter of the
the tip of the nose; tubing.
R = 0,Sd
\
Innertube @ 0,4d
8 holes of Q> 0,13 d, nottoexceedlmm,
equally distributedand free from burrs
Outertube @ d
Figure 1 - Example of a type L Pitot tube
3
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SIST ISO 10780:1996
0 ISO
ISO 10780:1994(E)
If this Pitot tube is to be used without a pollutant If it is used with a sampling probe attached, and the
sampling probe attached to it, it should be calibrated spacing between the Pitot tube, thermocouple and
with a type L Pitot tube to establish its calibration sampling nozzle conforms to that shown in figures 3
factor. However, if the specifications in figure2 are and 4, a calibration factor K of 0,84 may also be as-
met, a calibration factor K of 0,84 &- 0,Oi may be as- sumed. If these spacings are not met, the Pitot
sumed. tubelsampling probe combination must be calibrated
with a type L Pitot tube, as described in 5.2.
Transverse
tube axis
Face opening planes
a)
A-side plane
7
Longi tudinal
tube axis -
B-side plane -J
b)
A or B
- -_-_-------------_
1
Figure 2 - Properly constructed type S Pitot tube
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SIST ISO 10780:1996
ISO 10780:1994(E)
Type S Pitot tube
/-
x w 1,9 cm
Sampling nozzle
Wake orif ice
Type S Pitot tube
0 Impact orif ice
NozzLe entry plane
‘1 -- \:I --
d,,, = sampling nozzle diameter
L& = type S Pitot tube diameter
- Type S Pitot tube: sampling nozzle spacing required to prevent flow measurement error when
Figure 3
d,,, equals 1,3 cm
5
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SIST ISO 10780:1996
ISO 10780:1994(E)
Thermocouple
x > 1,9 cm
Type S Pitot tube
/Sample probe
Type S Pitot tube
L Sample probe
Type S Pitot tube: thermocouple spacing required to prevent flow measurement error
Figure 4 -
The projected area (blockage) of the Pitot tube or Pitot
5.2 Calibration of the Pitot tube
tubelsampling probe assembly shall not exceed 3 %
of the Cross-sectional area of the test section in the
Type L Pitot tubes that do not meet the design spec-
plane in which the calibration is being done.
ifications of this International Standard shall be cali-
brated with a Pitot tube which is in accordance with
ISO 3966.
5.2.1 Characteristics of the calibration flow
5.2.2 Calibration procedure
System
A previously certified or calibrated type L Pitot tube
The flow System shall have the capacity to generate
shall be used as the reference Standard. The Pitot
a velocity in the test section of between 11 m/s and
tube shall be calibrated as follows.
18 m/s. This velocity shall not vary by more than
1,O % with time to ensure steady flow during the a) Ensure that the pressure-sensing device is prop-
calibration of the Pitot tube. Pitot tubes and Pitot erly zeroed, levelled. etc. and that the tubing con-
tubelsampling probe assemblies calibrated in this ve- necting the Pitot tube to the pressure-sensing
locity range should be accurate within 3 % for veloci-
device is leaktight. Turn on the fan and allow the
ties between 5 m/s and 50 m/s. If the Pitot tube or
velocity in the test section to stabilize.
Pitot tubelsampling probe assembly is used to mea-
Sure velocities below 5 m/s or above 50 m/s, the Pitot b) Insert the type L Pitot tube into the test section,
so that it is at least 8 cm from any interior Wall.
tube shall also be calibrated at these other velocities.
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SIST ISO 10780:1996
0 ISO ISO 10780:1994(E)
e) Calculate K for each pair of Ap readings using
Seal the porthole so that air does not leak out
equation (1) and determine the average K for the
from the test section and measure the pressure
differente (Aprer), in Pascals (Pa) or equivalent Pitot tube being calibrated. If any individual K dif-
units. Record this value (run 1) using the data fers from the average K by more than 0,02, the
form in figure 5 or its equivalent. calibration must be repeated or the Pitot tube
must be replaced.
c) Remove the type L Pitot tube and insert the Pitot
I
tube to be calibrated into the test section at the APref
K . . .
(1)
= K,,f -
unk
same location as the reference Pitot tube. Seal
Ahnk
J
the porthole as before and repeat the procedure
in step b). Record the pressure differente (Apunk
When calibrating a type S Pitot tube, compare the
in figure 5 run 1).
calibration factors determined with first one leg and
then the other leg pointing downstream. Use this
d) Repeat Steps b) and c) until three pairs of Ap
Pitot tube only if the two factors differ by no more
readings are obtained.
than 0,Ol.
Date
I
Pitot tube
I I
Calibrated by
I l
Type of Pitot tube
I
I
Ap in units of
I I
I
Run K K
AP,& Ai%nk ref unk
Part A 1
2
3
Part Bq)
NOTE - ref = reference; unk = unknown.
1) Part B is used for type S Pitot tubes when both legs of the Pitot are calibrated.
Figure 5 - Pitot tube calibration form
7
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SIST ISO 10780:1996
ISO 10780:1994(E) 0 ISO
NOTE 3 A method to check for swirl using the Pitot
5.3 Ancillary equipment
tube is presented in annex C, and a method to
straighten the flow is described in annex D.
Table 1 summarizes the requirements for ancillaty
equipment to be used with the Pitot tube.
c) There shall be no regular or cyclic pressure fluc-
tuations in the gas stream. Also, any irregular
6 Environmental requirements
pressure fluctuations at the plane of mea-
surement shall not exceed 24 Pa
The Pitot tubes described in this International Stan-
(+ 2,5 mmH,O) about the mean value of the
dard will provide the accuracy specified in clause 10
pressure differente reading on an undamped
when the following conditions are met.
manometer connected to the Pitot tube by the
shortest possible length of tubing. Small irregular
a) The Reynolds number of the gas stream at the
fluctuations inevitably occur and will be reflected
Pitot tube surface shall be greater than 1 200 and
in the manometer reading. When testing is con-
the gas stream velocity between 5 m/s and
ducted to determine whether the observed fluc-
50 m/s.
tuations exceed 24 Pa about the mean reading, it
should be established that the damping of the
Pitot tubes are subject to significant errors
NOTE 2
for Reynolds numbers less than 1 200. At velocities Pitot tube is symmetrical and equal for the Pitot
greater than 50 m/s, the Pitot tube tends to vibrate or
orifices.
undergo deflections that tan Cause significant errors in
the pressure measurement.
NOTE 4 A method for damping irregular pressure
fluctuations is described in annex D of ISO 3966:1977.
b) The swirl angle shall be not more than +15” from
-
the local direction of flow parallel to the duct axis
at any Point in the plane of measurement.
Table 1 - Ancillary equipment and design specifications
Part Design
Specification
instrument con- Inclined liquid manometer or equivalent
Liquid manometer which tan be read
(towithin0.131
Condenser, wet-and-dry-bulb thermo-
Instrument for measuring the humidity To measure water content of Stack gas
meter, dryer
of gases in duct (optional) to within 2 % of gas volume
I
Thermometer for measuring duct tem- Thermometer, shielded thermocouple Accurate to within 1 % of absolute
perature or equivalent temperature when rmmersed tn a con-
1 stant temperl
Porthole sealing device Foam, adjustable flange or equivalent
ing velocity measurement
Barometer for measuring local atmos- Pressure gauge Accurate to within 300 Pa
pheric pressure
l I
Device for measuring duct dimensions Calibrated rod (preferred) or reliable Internal dimensions of duct or chimney
drawings when duct is too large to shall be measured to within 1 % of lin-
measure with a calibrated rod
ear dimension
1
Instrument for measuring static pres- Pitot tube attached to manometer
Accurate to within 0,2 %
Sure in duct
pressure in duct (see annex
Instrument for measuring gas compo- Orsat analyser or other device as ap-
Gas density accurate to within 2 %
sition (optional) propriate
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SIST ISO 10780:1996
0 ISO ISO 10780:1994(E)
For circular Stacks, measurements shall be made From the information collected, select the proper Pitot
d
over at least two diameters that are at right angles tube and plan the test procedures. Discuss with the
to each other, and the differente between the management of the plant which provisions are avail-
average velocities across each diameter should able or still have to be provided. Dates, starting times,
not exceed 5 % of the mean for all the diameters. duration of the Survey and sampling periods, as weil
If the differente exceeds 5 %, additional sampling as plant operating conditions during these periods,
Points shall be taken or a new sampling location shall be agreed with the management of the plant.
selected.
The int ernal dim ensions of the duct shall be
known to within 1 % of the duct linea r dimen-
sions.
7.1.2 Choice of sampling location
The duct shall not exhibit any sudden variations in
Sampling shall take place in a length of straight duct
its internal diameter for a distance of at least 5
with constant shape and Cross-sectional area, and as
hydraulic diameters upstream and 5 hydraulic dia-
far as possible downstream from any obstruction
meters downstream from the plane in which the
which may Cause a disturbance and produce a Change
velocity will be measured.
in the direction of flow. The Cross-sectional area must
NOTE 5 For noncircular ducts, the hydraulic diameter
be sufficiently large to avoid increasing the duct gas
is calculated by multiplying the duct Cross-sectional area
stream velocity by more than 3 % due to blocking
by four and dividing the resulting quantity by the duct
caused by the Pitot tube and any probes or
perimeter.
thermocouples attached to it.
) A negative flow stream shall not be present at any
To ensure a sufficiently homogeneous gas velocity
Point on the Cross-sectional area where the Pitot
distribution in the sampling plane, this section of
tube will be used.
straight duct should be at least 7 hydraulic diameters
long. Over the length of the straight section, locate
) The absolute temperature at each velocity mea-
the sampling plane at a distance of 5 hydraulic dia-
surement Point shall not differ by more than 5 %
meters from the inlet. If the sampling plane is to be
from the average absolute temperature of the
located in a duct near the gas stream exit to the at-
duct Cross-section.
mosphere, the distance to the duct exit should also
be 5 hydraulic diameters (making a straight length of
NOTE 6 Temperature differentes greater than 5 %
IO hydraulic diameters). The gas flow conditions shall
indicate that stratified flow is present at the sampling
meet the criteria described in clause 6. This must be
location.
verified Prior to sampling. If these specifications for
hydraulic diameter are not met, it cannot be assumed
that the accuracy specified in clause IO will be ob-
tained.
7 Test procedure
If sampling in horizontal ducts is unavoidable, practical
advantages may be taken of access ports situated on
7.1 Before testing
the top of the duct. However, the Pitot tube orifices
shall not contact any deposits in the bottom of the
7.1.1 Site Survey duct.
Before carrying out any measurements, discuss the
purpose of the sampling with the management of the
plant. The nature of the plant process, for example
steady-state or cylic, tan affect the sampling program.
7.1.3 Number of sampling Points
If the process tan be performed in a steady state, it
must be conducted under steady operating conditions
The minimum number of sampling Points is dictated
that are as ideal as possible during the sampling.
by the dimensions of the measuring plane. In general,
A preliminary Survey of the plant will facilitate the se- this number increases as Stack Cross-section in-
lection of the best sampling location and the deter- creases. The minimum number of sampling Points
mination of the required number and Pattern of the required is given in tables 2 and 3 for circular and
sampling Points. rectangular ducts, respectively.
---------------------- Page: 15 ----------------------
SIST ISO 10780:1996
Q ISO
ISO 10780:1994(E)
7.1.4 Location of sampling Points
The sampling plane shall be divided into equal areas
and a velocity measurement taken at the centre of
each area. However, no sampling Point shall be lo-
cated within 2 cm of the duct Wall. lf this latter situ-
ation arises, the sampling Point shall be adjusted so
that the Pitot tube is positioned 2 cm from the Wall.
7.1.4.1 Circular duct, general rule
NOTE - The shaded portions are of equal area; D > 2 m.
The duct is divided into equal areas as shown in
figure 6. Sampling Points are selected using table4.
Figure 6 - Sampling Point positions in circular
ducts - General rule
Table 2 - Minimum number of sampling Points for circular ducts having
cross-sectional areas 3 0,07 m*
Minimum number of Minimum number of Minimum number of
Sampling plane area Dutt diameter sampling lines sampling Points per sampling Points per
(diameters) diameter plane
Centre Point Centre Point
m
m*
incl. excl. incl.
excl.
0,07 to 0,38 0,3 to 0,7 2 3 2 5 4
0,38 to 0,79 0,7 to 1 2 5 4 9 8
0,79 to 3,14 1 to 2 2 7 6 13 12
> 3,14 >2 2 9 8 17 16
Table 3 - Minimum number of sampling Points for
rectangular ducts having Cross-sectional areas 3 0,07 m2
.
Sampling plane
Minimum number Minimum number
area
of side divisions of sampling Points
m2
0,07 to 0,38 2 4
0,38 to 1,5 3 9
> 1,5 4 16
10
---------------------- Page: 16 ----------------------
SIST ISO 10780:1996
0 ISO
ISO 10780:1994(E)
Table 5 - Sampling Point (as a percentage of
Table 4 - Sampling Point (as a percentage of
the diameter D) distance from the duct Wall,
the diameter D) distance from the duct Wall,
tangential rule (see figure 7)
general rule (see figure6)
Sampling %D
,
%D
Sampling
Point
Number of sampling Points, nd, on a
Point
Number of sampling Points, nd, on a
number
diameter
number
diameter
i 2 4 6 8
i 3 5 7 9
1 14,6 6,7 4,4 3,3
1 11,3 59 410 3,O
2 85,4 25,0 14,6 IO,5
2 50,o 21,l 13,3 38
3 75,0 29,6 19,4
3 88,7 50,o 26,0 17,8
4 93,3 70,4 32,3
4 78,9 50,o 29,0
5 85,4 67,7
5 94,1 74 ‘0 50,o
6 95,6 80,6
6 86,7 71,0
7
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10780
Première édition
1994-11-15
Émissions de sources fixes - Mesurage de
la vitesse et du débit-volume des courants
gazeux dans des conduites
- Measurement of velocity and volume
Sta tionary source emissions
flowrate of gas streams in ducts
Numéro de référence
ISO 10780: 1994(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 10780:1994(F)
Sommaire
Page
1
1 Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Références normatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3 Définitions et symboles . 2
...................................................................................... 2
4 Principe
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
5 Appareillage
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
6 Exigences environnementales
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
7 Mode opératoire d’essai
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
8 Calcul de la vitesse et du débit-volume
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
9 Précision
15
10 Rapport d’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Annexes
16
A Entretien des tubes de Pitot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B Détermination de la pression statique de la conduite à l’aide de tubes
17
de Pitot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
C Détermination du sens de l’écoulement à l’aide de tubes de
Pitot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
D Redressement de l’écoulement rotationnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
0 ISO 1994
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
0 ISO ISO 10780:1994(F)
Avant-propos
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 en général confiée aux
comités techniques de I’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 gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 10780 a été élaborée par le comité technique
lSO/TC 146, Qualité de l’air, sous-comité SC 1, Émissions de sources
fixes.
Les annexes A et B font partie intégrante de la présente Norme interna-
tionale. Les annexes C et D sont données uniquement à titre d’infor-
mation.
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
0 ISO
ISO 10780:1994(F)
Introduction
Le sous-comité ISO/TC 146/SC 1 élabore des Normes internationales sur
la détermination des concentrations en polluants présents dans des
émissions de sources fixes. Pour le calcul du taux de l’émission, on doit
mesurer le débit-volume du flux de gaz dans la conduite. La présente
Norme internationale prescrit des méthodes pour la détermination de la
vitesse et du débit-volume de flux de gaz dans les conduites et les che-
minées. Elle est basée en grande partie sur I’ISO 3966:1977,
I’ISO 4006:1977 et I’ISO 9096:1990. L’ISO 3966 et I’ISO 4006 prescrivent
des méthodes pour le mesurage du flux des émissions de procédés dans
des conduites fermées à l’aide de tubes de Pitot doubles, type L.
L’ISO 9096 prescrit des méthodes permettant de mesurer la vitesse et le
débit-masse lors du prélèvement de particules dans des flux de gaz dans
des conduites et des cheminées. La présente Norme internationale se
distingue de I’ISO 3966 et de I’ISO 4006 dans la mesure où elle autorise
l’utilisation du tube de Pitot type S (dispositif auquel il n’est fait aucune
référence dans I’ISO 3966) ainsi que du type L. Elle se distingue de
I’ISO 9096 dans la mesure où elle fournit beaucoup plus de rensei-
gnements concernant la fabrication et l’utilisation des tubes de Pitot gé-
néralement utilisés pour mesurer la vitesse et le débit-volume de flux de
gaz dans des conduites et des cheminées.
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE 0 KO ISO 10780:1994(F)
- Mesurage de la vitesse
Émissions de sources fixes
et du débit-volume des courants gazeux dans des
conduites
installé dans la conduite. De ce fait, la présente
1 Domaine d’application
Norme internationale devrait convenir à la fois en tant
que mesure primaire (vitesse et débit-volume) et en
La présente Norme internationale prescrit des mé-
tant que mesure auxiliaire (sélection de la cadence
thodes manuelles pour la détermination de la vitesse
d’échantillonnage pour l’échantillon polluant, calcul du
et du débit-volume de flux de gaz dans des conduites
débit du polluant, etc.).
et des cheminées qui émettent dans l’atmosphère.
Si certaines des exigences mentionnées dans la pré-
Elle prescrit l’utilisation des deux types de tubes Pitot
sente Norme internationale ne sont pas satisfaites,
pour déterminer la vitesse et le débit-volume des
cette méthode peut toutefois s’appliquer dans cer-
courants gazeux, le type L et le type S, et elle préco-
tains cas spécifiques, mais l’incertitude concernant la
nise des conditions d’échantillonnage qui privilégient
l’utilisation de tel ou tel type de tube de Pitot. vitesse et le débit-volume est alors plus grande.
L’emploi d’autres types de tubes de Pitot est autorisé
aux termes de la présente Norme internationale à
condition de satisfaire aux exigences de précision
2 Références normatives
fixées dans l’article 10.
Les normes suivantes contiennent des dispositions
La présente Norme internationale est applicable à des
qui, par suite de la référence qui en est faite, consti-
flux de gaz dont la masse volumique, la température,
tuent des dispositions valables pour la présente
le débit et la pression au niveau des points de prélè-
Norme internationale. Au moment de la publication,
vement restent en grande partie constants. Elle s’ap-
les éditions indiquées étaient en vigueur. Toute
plique à des situations où le nombre de Reynolds du
norme est sujette à révision et les parties prenantes
flux de gaz tel qu’il s’écoule autour du tube de Pitot
des accords fondés sur la présente Norme internatio-
est supérieur à 1,2, où la pression différentielle en
nale sont invitées à rechercher la possibilité d’appli-
travers des orifices du tube de Pitot est supérieure à
quer les éditions les plus récentes des normes
5 Pa et où l’aire de la section transversale de la
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO
conduite au niveau du point de prélèvement est d’au
possèdent le registre des Normes internationales en
La présente Norme internationale
moins 0,07 m*.
vigueur à un moment donné.
traite de la technologie et de l’entretien des tubes de
Pitot, du calcul de vitesses locales à partir de pres-
ISO 3966:1977, Mesure du débit des fluides dans les
sions différentielles mesurées et du calcul du débit-
conduites fermées - Méthode d’exploration du
volume par intégration de la vitesse. Cela suppose
champ des vitesses au moyen de tubes de Pitot
que les mesurages sont effectués soit simultanément
doubles.
avec le prélèvement d’un échantillon de polluant, soit
indépendamment du prélèvement proprement dit de ISO 9096:1992, Émissions de sources fixes - Déter-
l’échantillon; dans ce dernier cas, le but de l’essai mination de /a concentration et du débit-masse de
pourrait être la sélection de l’emplacement d’échan- matières particuiaires dans des veines gazeuses -
tillonnage pour le prélèvement d’un échantillon pol- Méthode gravimétrique manuelle (Publiée ac-
luant ou l’étalonnage d’un débitmètre automatique tuellemen t en anglais seulement).
---------------------- Page: 5 ----------------------
0 ISO
ISO 10780:1994(F)
particulaires ou en poussières. De plus, son insertion
3 Définitions et symboles
dans des conduites ou cheminées à paroi épaisse
nécessite de larges ouvertures. Si le tube de Pitot
Pour les besoins de la présente Norme internationale,
type L et le gicleur d’échantillonnage sont trop pro-
les définitions et symboles donnés dans I’ISO 9096
ches l’un de l’autre, il y aura une influence sur les
s’appliquent. Pour faciliter la tâche de l’utilisateur, ces
performances de chacun.
symboles sont définis dans la présente Norme inter-
nationale là où ils sont employés pour la première fois.
Le tube de Pitot type S peut être utilisé lorsque
l’échantillon polluant est prélevé simultanément au
4 Principe
mesurage de la vitesse. II est également préférable
de l’utiliser lorsque l’ouverture dans la paroi est petite,
Détermination, à l’aide d’un tube de Pitot, de la vi-
lorsque la paroi de la conduite est épaisse, lorsque les
tesse moyenne du flux de gaz afin de déterminer en-
émissions de gaz contiennent de la poussière et lors-
suite la charge de vitesse v à des emplacements
que les émissions de gaz renferment des aérosols
choisis dans la section transversale de la conduite.
tels que des gouttelettes d’eau et de l’acide sulfuri-
Calcul du débit-volume Q., en multipliant l’aire de la
que. Le tube de Pitot type S est beaucoup plus sen-
section transversale par la vitesse moyenne de flux
sible aux erreurs d’alignement que le tube de Pitot
de gaz au niveau de cette section transversale.
type L, mais il est moins sensible aux interférences
provoquées par le gicleur d’une sonde d’échantillon-
La méthode consiste en
nage lorsque la distance séparant les bords du tube
de Pitot du gicleur est d’au moins 1,9 cm. Le tube de
la détermination des cotes de la conduite D au
a)
Pitot peut être conçu de manière à diminuer sa sen-
niveau de l’emplacement d’échantillonnage;
sibilité aux erreurs d’alignement.
la détermination du nombre yt et de I’empla-
b)
cernent x des points de mesure dans la section
5.1.1 Tube de Pitot type L
transversale requise pour déterminer convena-
blement le profil de la vitesse;
Ce tube de Pitot est parfois désigné sous le nom de
tube de Pitot double normalisé et tube de Pitot de
le mesurage de la pression différentielle Ap en
d
Prandtl. Ses spécifications de conception sont dé-
travers des orifices de pression du tube de Pitot
crites en détail dans I’ISO 3966:1977, annexe A. La
lorsque celui-ci est installé à ces points de prélè-
figure 1 montre un exemple d’un tube de Pitot
vement;
type L. Les tubes de Pitot type L qui satisfont aux
spécifications de conception décrites dans I’ISO 3966
la détermination de la vitesse à chaque point de
d)
répondent également à toutes les exigences de la
prélèvement à partir de formules données, basées
présente Norme internationale. (Cependant, avant
sur les mesures de pression différentielle; et
utilisation, le tube de Pitot doit être vérifié pour s’as-
surer qu’il est bien conforme aux spécifications de
le calcul du débit-volume à partir du produit de la
e)
conception de la présente Norme internationale.)
vitesse moyenne et de l’aire de la section trans-
versale.
Des tubes de Pitot type L ayant d’autres dimensions
peuvent également satisfaire aux exigences de la
Appareillage
5
présente Norme internationale s’ils sont étalonnés par
rapport à un tube de Pitot double normalisé et utilisés
5.1 Conception du tube de Pitot
conformément à la présente Norme internationale. Le
tube de Pitot type L traité dans I’ISO 3966 consiste
Le tube de Pitot type L décrit dans I’ISO 3966 est re-
en une antenne cylindrique attachée perpendiculai-
commandé lorsque le mesurage de la vitesse se fait
rement à une hampe. II possède un facteur d’étalon-
avant et après le prélèvement de l’échantillon de pol-
nage K de 0,99 + 0,Ol.
-
luant. Ce tube de Pitot est moins sensible aux erreurs
de mauvais alignement de l’écoulement que le Dans une ou deux sections transversales le long de
type S. Cependant, ses orifices de prise de pression l’antenne, tout autour de la circonférence, sont percés
peuvent se colmater dans certaines conditions des orifices de prise de pression statique permettant
d’échantillonnage. Son utilisation peut être difficile le transfert de la pression par l’antenne et la hampe
dans les cas de fortes concentrations en matières jusqu’à un point situé en dehors de la conduite.
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 10780:1994(F)
16d 8d
I
-
Tube intérieur Q3 0,4d
8 trous @ 0,13d, inférieur ou 6!gal
h 1 mm, repartis de facon regulière
et exempts de bavures
Tube exterieur @ d
Figure 1 - Exemple d’un tube de Pitot type L
2) si un alignement précis du tube de Pitot par
Un tube plus petit, concentrique à l’antenne et à la
rapport à l’axe de la conduite est possible,
hampe, transfère, jusqu’à un point situé en dehors de
la conduite, la pression totale enregistrée au niveau mais s’il existe des girations, la variation de la
d’un orifice situé face au sens de l’écoulement. Un pression différentielle enregistrée par le tube
index, fixé à l’extrémité de la hampe, facilite I’orien- de Pitot en écoulement uniforme pour une
inclinaison p doit être à peu près propor-
tation de l’antenne lorsque celle-ci est cachée par la
tionnelle à COS*~. Si l’alignement de l’antenne
paroi de la conduite.
est parfaitement axial et si l’angle de giration
La tête de la sonde (y compris l’orifice de prise de est inférieur à +3”, la pression différentielle
-
pression locale) doit être conçue de manière qu’elle ne doit pas dévier de plus de 1 % par rapport
réponde aux exigences suivantes: à cette exigence.
NOTE 1 Un mauvais alignement et des girations
a) La réponse de la pression différentielle à I’incli-
peuvent coexister et il importe donc de chercher à les
naison de l’antenne par rapport à l’écoulement
limiter.
doit satisfaire à l’une des deux conditions sui-
vantes (dans les deux cas, il est nécessaire de
Les coefficients d’étalonnage, pour différents
b)
connaître la courbe de réponse du tube de Pitot):
modèles de tubes de Pitot conformes à une spé-
cification particulière, doivent être identiques à
1) si un alignement précis du tube de Pitot par
1,0 % près et le rester pour toute la durée de
rapport à l’axe de la conduite n’est pas possi-
service de ces tubes. En cas de doute de la part
ble, mais s’il n’existe pas de giration, la pres-
de l’utilisateur, un étalonnage individuel de chaque
sion différentielle doit être aussi indépendante
tube de Pitot doit être effectué.
que possible de l’inclinaison de l’antenne en
écoulement uniforme;
---------------------- Page: 7 ----------------------
0 ISO
ISO 10780:1994(F)
5) placés au moins à 8 diamètres d’antenne de
c) Les orifices de prise de pression statique doivent
être l’axe de la hampe.
1) de diamètre inférieur ou égal à 1,6 mm;
5.1.2 Tube de Pitot type S
2) au moins au nombre de six et suffisants pour Le tube de Pitot type S est utilisé de façon très ré-
pandue pour contrôler les conduites parce qu’il
avoir un amortissement dans le circuit sous
convient bien pour la détermination de la vitesse au
pression statique aussi égal que possible à
niveau du point de prélèvement et parce qu’il est so-
celui qui existe dans le circuit sous pression
totale; sur des tubes de Pitot d’un faible dia- lide, petit et facile à fabriquer. Ses spécifications de
mètre, les orifices peuvent être répartis dans fabrication sont indiquées à la figure 2. Ce tube de
deux plans; Pitot est généralement réalisé à partir d’un tuyau mé-
tallique ayant un diamètre extérieur compris entre
) exempts de bavures et d’un diamètre uni- 4 mm et 10 mm. La distance séparant le socle de
forme; chaque jambe du tube de Pitot et le plan de son ori-
fice (dimensions L, et 4 à la figure 2) doit être égale
placés au moins à 6 diamètres d’antenne de
pour chaque jambe. Cette distance ne doit pas être
la tête de la sonde;
inférieure à 1,05 fois ni supérieure à 10,O fois le dia-
mètre extérieur du tuyau.
Axe transversal
du tube
a)
PLan c8té A
7
Axe Longitudinal
du tube
Plan c8te B -J
b)
A ou B
- ----------Y-- _-_-_
1
Figure 2 - Tube de Pitot type S correctement assemblé
---------------------- Page: 8 ----------------------
0 ISO
ISO 10780:1994(F)
Si ce tube de Pitot doit être utilisé sans qu’une sonde S’il est utilisé avec une sonde d’échantillonnage et si
d’échantillonnage pour polluants y soit adaptée, il doit les distances entre le tube de Pitot, le thermocouple
et le gicleur d’échantillonnage sont conformes à celles
être étalonné par rapport à un tube de Pitot type L afin
indiquées aux figures 3 et 4, on peut supposer un
d’établir son coefficient d’étalonnage. Cependant, si
les spécifications sont conformes à celles indiquées coefficient d’étalonnage K de 0,84. Si ces distances
à la figure2, on peut supposer un coefficient d’éta- ne sont pas respectées, l’ensemble tube de
lonnage K de 0,84 + 0,Ol. Pitotlsonde d’échantillonnage doit être étalonné par
rapport à un tube de Pitot type L, tel qu’il est décrit
en 5.2.
Tube de Pitot type S
r
/ Gicleur d’échantillonnage
Sonde d’échantillonnage Gicleur d’echantillonnage
r0rif ice de siL1 .age
\
Tube de Pitot type S
I Orifice d’impa ct
Plan d’entree du gicleur
1 -- \:I --
d,,, = diamètre du gicleur d’échantillonnage
4 = diamètre du tube de Pitot type S
- Tube de Pitot type S: écartement du gicleur d’échantillonnage nécessaire pour éviter toute
Figure 3
erreur de mesurage de l’écoulement lorsque d,,, est égal à 1,3 cm
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 10780:1994(F)
/- Thermocouple
r-7
x > 1,9 cm
Tube de Pitot type S
L- Sonde d’echantillonnage
Tube de Pitot type S
L- Sonde d’&hantillonnage
- Tube de Pitot type S: écartement du thermocouple nécessaire pour éviter toute erreur de
Figure 4
mesurage de l’écoulement
La surface de projection (obstruction) du tube de Pitot
5.2 Étalonnage du tube de Pitot
ou de l’ensemble tube de Pitotlsonde d’échantillon-
nage ne doit pas dépasser 3 % de l’aire de la section
Les tubes de Pitot type L ne répondant pas aux spé-
transversale de la section soumise à l’essai dans le
cifications de conception de la présente Norme inter-
plan où s’effectue l’étalonnage.
nationale doivent être étalonnés par rapport à un tube
de Pitot conforme à I’ISO 3966.
5.2.2 Mode opératoire d’étalonnage
5.2.1 Caractéristiques du système d’écoulement
Un tube de Pitot type L préalablement certifié ou
pour étalonnage
étalonné doit être utilisé en tant que tube de Pitot de
référence. Le tube de Pitot doit être étalonné comme
Le système d’écoulement doit être capable de
suit.
générer une vitesse dans la section soumise à l’essai
comprise entre 11 m/s et 18 m/s. Cette vitesse ne a) S’assurer que le capteur de pression est correc-
doit pas varier de plus de 1,0 % dans le temps afin
tement remis à zéro, mis à niveau, etc., et que les
d’assurer un écoulement permanent au cours de
tuyaux raccordant le tube de Pitot au capteur de
l’étalonnage du tube de Pitot. Les tubes de Pitot et les
pression sont parfaitement étanches. Mettre en
ensembles tubes de Pitotlsonde d’échantillonnage
marche le ventilateur et laisser la vitesse se sta-
étalonnés dans cette plage de vitesse doivent être
biliser dans la section soumise à l’essai.
précis à 3 % près pour des vitesses comprises entre
b) Introduire le tube de Pitot de référence dans la
5 m/s et 50 m/s. Si le tube de Pitot ou l’ensemble
tube de Pitotlsonde d’échantillonnage est utilisé pour section soumise à l’essai de sorte qu’il soit distant
mesurer des vitesses inférieures à 5 m/s ou supé- d’une paroi intérieure quelconque d’au moins
rieures à 50 m/s, le tube de Pitot doit également être 8 cm. Rendre étanche l’orifice pour que l’air ne
étalonné par rapport à ces autres vitesses. puisse pas s’échapper de la section soumise à
---------------------- Page: 10 ----------------------
0 ISO ISO 10780:1994(F)
l’essai et mesurer la pression différentielle Apré+ e) Calculer K pour chaque paire de lectures de Ap à
en pascals ou en une unité équivalente. Noter l’aide de l’équation (1) et déterminer le coefficient
cette valeur (essai no 1) en utilisant le formulaire d’étalonnage moyen du tube de Pitot soumis à
l’étalonnage. Si l’un quelconque des K individuels
donné à la figure5 ou un document équivalent.
diffère du K moyen de plus de 0,02, l’étalonnage
c) Retirer le tube de Pitot de référence et introduire doit être répété ou bien le tube de Pitot doit être
le tube de Pitot à étalonner dans la section sou-
remplacé.
mise à l’essai au même emplacement que le tube
de Pitot de référence. Rendre étanche l’orifice
APréf
= Kréf - . . .
(1)
Kinc
comme avant et répéter l’étape b). Noter la pres-
APinc
dans le formulaire donné
sion différentielle Apinc
à la figure 5 (essai no 1).
Lors de l’étalonnage d’un tube de Pitot type S, com-
parer les coefficients d’étalonnage déterminés en
d) Répéter les étapes b) et c) jusqu’à obtention de
premier lieu avec une jambe et puis l’autre jambe di-
trois paires de lectures de pression différentielle
rigée en aval. Utiliser ce tube de Pitot uniquement si
AP*
les deux coefficients ne diffèrent pas de plus de 0,Ol.
Date
I
Tube de Pitot
I I I
Étalonné par
Type de tube de Pitot
Ap en unités de
Essai K
APréf oint réf 4x2
Partie A 1
2
3
Partie Bl)
NOTE - réf = référence; inc = inconnu.
1) La partie B est utilisée pour les tubes de Pitot type S lorsqu’on procède à l’étalonnage des deux jambes du tube de
Pitot.
Figure 5 - Formulaire pour l’étalonnage de tubes de Pitot
7
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0 ISO
ISO 10780:1994(F)
l’axe de la conduite à n’importe que I point dans le
5.3 Matériel auxi
plan de mesurage.
Le tableau 1 résume les exigences concernant le ma-
NOTE 3 L’annexe C présente une méthode permet-
tériel auxiliaire qui doit être utilisé avec le tube de
tant de vérifier la présence de girations à l’aide d’un
Pitot.
tube de Pitot et l‘annexe D décrit une méthode per-
mettant de redresser l’écoulement.
c) II ne doit pas y avoir de fluctuations de pression
6 Exigences environnementales
régulières ou cycliques dans le flux de gaz. En
outre, toute fluctuation irrégulière de la pression
Les tubes de Pitot décrits dans la présente Norme
au niveau du plan de mesurage ne doit pas dé-
internationale fournissent le niveau de précision pres-
passer 24 Pa (+ 2,5 mmH,O) par rapport à la va-
crit dans l’article 10 lorsque les conditions suivantes
leur moyenne de la pression différentielle lue sur
sont respectées.
un manomètre non amorti raccordé au tube de
Pitot par la plus courte longueur possible de
a) Le nombre de Reynolds du flux du gaz à la surface
tuyau. Il se produit inévitablement de petites fluc-
du tube de Pitot doit dépasser 1 200 et la vitesse
tuations irrégulières et celles-ci seront considé-
du flux de gaz doit être comprise entre 5 m/s et
rées comme des fluctuations irrégulières dans la
50 m/s.
lecture du manomètre. Lorsqu’on effectue des
contrôles pour déterminer si les fluctuations ob-
NOTE 2 Pour les nombres de Reynolds inférieurs à
servées dépassent 24 Pa par rapport à la valeur
1 200, les tubes de Pitot sont sujets à des erreurs si-
moyenne lue, il convient d’établir que I’amortis-
gnificatives. À des vitesses supérieures à 50 m/s, le
tube de Pitot a tendance à vibrer ou à subir des
sement du tube de Pitot est symétrique et égal
déflexions qui peuvent donner lieu à des erreurs signi-
pour tous les orifices du tube de Pitot.
ficatives lors du mesurage de la pression.
NOTE 4 Une méthode permettant d’amortir ces
b) L’angle de giration ne doit pas dépasser &15” par
fluctuations est décrite dans I’ISO 3966:1977, annexe
rapport au sens local de l’écoulement parallèle à D.
Tableau 1 - Matériel auxiliaire et spécifications de conception
Pièce Conception Spécifications
Manomètre différentiel sensible rac- Manomètre à liquide incliné ou équiva- Manomètre à liquide capable d’être lu
cordé au tube de Pitot lent à 0,13 mm H,O près
Instrument pour mesurer l’humidité Condenseur, thermomètres sec et Mesurer la teneur en eau du gaz de la
des gaz dans la conduite (facultatif) mouillé, sécheur conduite à 2 % près de son volume
I
Précis à 1 % près de la température
Thermomètre pour mesurer la tempé- Thermomètre thermocouple blindé ou
rature de la conduite équivalent absolue une fois immergé dans un bain
à température constante
Dispositif d’étanchéité pour l’orifice De taille suffisante pour rendre étanche
l’orifice au cours du mesurage de la vi-
tesse d’écoulement
Baromètre pour mesurer la pression Jauge de pression -précis à 300 Pa près
atmosphérique locale
Appareil de mesure pour mesurer les Tige étalonnée (de préférence) ou des- Les dimensions intérieures de la
dimensions de la conduite sins techniques fiables lorsque la conduite ou de la cheminée doivent
conduite est trop grande pour être me- être à 1 % près de la dimension linéaire
surée avec une tige étalonnée
Instrument pour mesurer la pression
Tube de Pitot relié à un manomètre Précis à 0,2 % près de la pression ab-
statique dans la conduite solue dans la conduite (voir annexe B)
Instrument pour mesurer la compo- Analyseur de fumées type Orsat ou Masse volumique de gaz précise à
sition du gaz (facultatif) autre dispositif s’il y a lieu 2 % près
---------------------- Page: 12 ----------------------
0 ISO
ISO 10780:1994(F)
Pour les conduites à section circulaire, les mesu- emplacement d’échantillonnage et à pouvoir détermi-
d)
rages doivent être effectués sur au moins deux ner le nombre de points de prélèvement requis, ainsi
diamètres qui sont perpendiculaires l’un par rap- que leur configuration.
port à l’autre et l’écart entre les vitesses moyen-
A partir des informations recueillies, sélectionner le
nes à travers chaque diamètre ne doit pas
tube de Pitot adéquat et planifier les modes opératoi-
dépasser 5 % de leur moyenne pour tous les dia-
res d’essai. Discuter avec la direction de l’usine des
mètres. Si l’écart est supérieur à 5 %, d’autres
dispositions qui sont disponibles ou qui sont à prévoir.
points de prélèvement doivent être choisis ou
Avec la direction de l’usine, on doit convenir des da-
bien il faut sélectionner un nouvel emplacement
tes, des heures de démarrage, de la durée de l’étude
d’échantillonnage.
et des périodes d’échantillonnage, ainsi que des
conditions de service de l’usine au cours de ces pé-
e) Les dimensions intérieures de la conduite doivent
riodes.
être connues à 1 % près des dimensions linéaires
de la conduite.
7.1.2 Sélection d’un emplacement
f) II ne doit pas y avoir de changements brusques d’échantillonnage
dans le diamètre intérieur de la conduite pendant
L’échantillonnage doit avoir lieu dans une section de
une distance minimale de 5 diamètres hydrauli-
ques en amont et de 5 diamètres hydrauliques en conduite ayant une forme et une aire de section
transversale constante et aussi loin que possible en
aval du plan dans lequel sera effectué le mesu-
aval de toute obstruction pouvant provoquer des per-
rage de la vitesse.
turbations et pouvant modiifer le sens de I’écou-
NOTE 5 Pour les cheminées non circulaires, le dia-
lement. L’aire de la section transversale doit être
mètre hydraulique est calculé en multipliant l’aire de la
suffisamment grande pour éviter d’augmenter la vi-
section transversale de la conduite par 4 et en divisant
tesse du flux de gaz dans la conduite de plus de 3 %
le résultat par le périmètre de la conduite.
sous l’effet du tube de Pitot et des sondes ou ther-
mocouples qui y sont adaptés.
g) À aucun point de l’aire de la section transversale
où sera utilisé le tube de Pitot, il ne doit exister
Pour assurer une distribution suffisamment homo-
un débit négatif.
gène de la vitesse du gaz dans le plan de prélè-
vement, cette section de conduite droite doit avoir au
h) La température absolue à chaque point de mesure
moins 7 diamètres hydrauliques de longueur. Sur la
de la vitesse ne doit pas différer de plus de 5 %
longueur de la section droite, situer le plan de prélè-
de la température absolue moyenne de la section
vement à une distance de 5 diamètre
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10780
Première édition
1994-11-15
Émissions de sources fixes - Mesurage de
la vitesse et du débit-volume des courants
gazeux dans des conduites
- Measurement of velocity and volume
Sta tionary source emissions
flowrate of gas streams in ducts
Numéro de référence
ISO 10780: 1994(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 10780:1994(F)
Sommaire
Page
1
1 Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Références normatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3 Définitions et symboles . 2
...................................................................................... 2
4 Principe
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
5 Appareillage
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
6 Exigences environnementales
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
7 Mode opératoire d’essai
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
8 Calcul de la vitesse et du débit-volume
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
9 Précision
15
10 Rapport d’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Annexes
16
A Entretien des tubes de Pitot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B Détermination de la pression statique de la conduite à l’aide de tubes
17
de Pitot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
C Détermination du sens de l’écoulement à l’aide de tubes de
Pitot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
D Redressement de l’écoulement rotationnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
0 ISO 1994
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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0 ISO ISO 10780:1994(F)
Avant-propos
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 en général confiée aux
comités techniques de I’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 gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 10780 a été élaborée par le comité technique
lSO/TC 146, Qualité de l’air, sous-comité SC 1, Émissions de sources
fixes.
Les annexes A et B font partie intégrante de la présente Norme interna-
tionale. Les annexes C et D sont données uniquement à titre d’infor-
mation.
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
0 ISO
ISO 10780:1994(F)
Introduction
Le sous-comité ISO/TC 146/SC 1 élabore des Normes internationales sur
la détermination des concentrations en polluants présents dans des
émissions de sources fixes. Pour le calcul du taux de l’émission, on doit
mesurer le débit-volume du flux de gaz dans la conduite. La présente
Norme internationale prescrit des méthodes pour la détermination de la
vitesse et du débit-volume de flux de gaz dans les conduites et les che-
minées. Elle est basée en grande partie sur I’ISO 3966:1977,
I’ISO 4006:1977 et I’ISO 9096:1990. L’ISO 3966 et I’ISO 4006 prescrivent
des méthodes pour le mesurage du flux des émissions de procédés dans
des conduites fermées à l’aide de tubes de Pitot doubles, type L.
L’ISO 9096 prescrit des méthodes permettant de mesurer la vitesse et le
débit-masse lors du prélèvement de particules dans des flux de gaz dans
des conduites et des cheminées. La présente Norme internationale se
distingue de I’ISO 3966 et de I’ISO 4006 dans la mesure où elle autorise
l’utilisation du tube de Pitot type S (dispositif auquel il n’est fait aucune
référence dans I’ISO 3966) ainsi que du type L. Elle se distingue de
I’ISO 9096 dans la mesure où elle fournit beaucoup plus de rensei-
gnements concernant la fabrication et l’utilisation des tubes de Pitot gé-
néralement utilisés pour mesurer la vitesse et le débit-volume de flux de
gaz dans des conduites et des cheminées.
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NORME INTERNATIONALE 0 KO ISO 10780:1994(F)
- Mesurage de la vitesse
Émissions de sources fixes
et du débit-volume des courants gazeux dans des
conduites
installé dans la conduite. De ce fait, la présente
1 Domaine d’application
Norme internationale devrait convenir à la fois en tant
que mesure primaire (vitesse et débit-volume) et en
La présente Norme internationale prescrit des mé-
tant que mesure auxiliaire (sélection de la cadence
thodes manuelles pour la détermination de la vitesse
d’échantillonnage pour l’échantillon polluant, calcul du
et du débit-volume de flux de gaz dans des conduites
débit du polluant, etc.).
et des cheminées qui émettent dans l’atmosphère.
Si certaines des exigences mentionnées dans la pré-
Elle prescrit l’utilisation des deux types de tubes Pitot
sente Norme internationale ne sont pas satisfaites,
pour déterminer la vitesse et le débit-volume des
cette méthode peut toutefois s’appliquer dans cer-
courants gazeux, le type L et le type S, et elle préco-
tains cas spécifiques, mais l’incertitude concernant la
nise des conditions d’échantillonnage qui privilégient
l’utilisation de tel ou tel type de tube de Pitot. vitesse et le débit-volume est alors plus grande.
L’emploi d’autres types de tubes de Pitot est autorisé
aux termes de la présente Norme internationale à
condition de satisfaire aux exigences de précision
2 Références normatives
fixées dans l’article 10.
Les normes suivantes contiennent des dispositions
La présente Norme internationale est applicable à des
qui, par suite de la référence qui en est faite, consti-
flux de gaz dont la masse volumique, la température,
tuent des dispositions valables pour la présente
le débit et la pression au niveau des points de prélè-
Norme internationale. Au moment de la publication,
vement restent en grande partie constants. Elle s’ap-
les éditions indiquées étaient en vigueur. Toute
plique à des situations où le nombre de Reynolds du
norme est sujette à révision et les parties prenantes
flux de gaz tel qu’il s’écoule autour du tube de Pitot
des accords fondés sur la présente Norme internatio-
est supérieur à 1,2, où la pression différentielle en
nale sont invitées à rechercher la possibilité d’appli-
travers des orifices du tube de Pitot est supérieure à
quer les éditions les plus récentes des normes
5 Pa et où l’aire de la section transversale de la
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO
conduite au niveau du point de prélèvement est d’au
possèdent le registre des Normes internationales en
La présente Norme internationale
moins 0,07 m*.
vigueur à un moment donné.
traite de la technologie et de l’entretien des tubes de
Pitot, du calcul de vitesses locales à partir de pres-
ISO 3966:1977, Mesure du débit des fluides dans les
sions différentielles mesurées et du calcul du débit-
conduites fermées - Méthode d’exploration du
volume par intégration de la vitesse. Cela suppose
champ des vitesses au moyen de tubes de Pitot
que les mesurages sont effectués soit simultanément
doubles.
avec le prélèvement d’un échantillon de polluant, soit
indépendamment du prélèvement proprement dit de ISO 9096:1992, Émissions de sources fixes - Déter-
l’échantillon; dans ce dernier cas, le but de l’essai mination de /a concentration et du débit-masse de
pourrait être la sélection de l’emplacement d’échan- matières particuiaires dans des veines gazeuses -
tillonnage pour le prélèvement d’un échantillon pol- Méthode gravimétrique manuelle (Publiée ac-
luant ou l’étalonnage d’un débitmètre automatique tuellemen t en anglais seulement).
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0 ISO
ISO 10780:1994(F)
particulaires ou en poussières. De plus, son insertion
3 Définitions et symboles
dans des conduites ou cheminées à paroi épaisse
nécessite de larges ouvertures. Si le tube de Pitot
Pour les besoins de la présente Norme internationale,
type L et le gicleur d’échantillonnage sont trop pro-
les définitions et symboles donnés dans I’ISO 9096
ches l’un de l’autre, il y aura une influence sur les
s’appliquent. Pour faciliter la tâche de l’utilisateur, ces
performances de chacun.
symboles sont définis dans la présente Norme inter-
nationale là où ils sont employés pour la première fois.
Le tube de Pitot type S peut être utilisé lorsque
l’échantillon polluant est prélevé simultanément au
4 Principe
mesurage de la vitesse. II est également préférable
de l’utiliser lorsque l’ouverture dans la paroi est petite,
Détermination, à l’aide d’un tube de Pitot, de la vi-
lorsque la paroi de la conduite est épaisse, lorsque les
tesse moyenne du flux de gaz afin de déterminer en-
émissions de gaz contiennent de la poussière et lors-
suite la charge de vitesse v à des emplacements
que les émissions de gaz renferment des aérosols
choisis dans la section transversale de la conduite.
tels que des gouttelettes d’eau et de l’acide sulfuri-
Calcul du débit-volume Q., en multipliant l’aire de la
que. Le tube de Pitot type S est beaucoup plus sen-
section transversale par la vitesse moyenne de flux
sible aux erreurs d’alignement que le tube de Pitot
de gaz au niveau de cette section transversale.
type L, mais il est moins sensible aux interférences
provoquées par le gicleur d’une sonde d’échantillon-
La méthode consiste en
nage lorsque la distance séparant les bords du tube
de Pitot du gicleur est d’au moins 1,9 cm. Le tube de
la détermination des cotes de la conduite D au
a)
Pitot peut être conçu de manière à diminuer sa sen-
niveau de l’emplacement d’échantillonnage;
sibilité aux erreurs d’alignement.
la détermination du nombre yt et de I’empla-
b)
cernent x des points de mesure dans la section
5.1.1 Tube de Pitot type L
transversale requise pour déterminer convena-
blement le profil de la vitesse;
Ce tube de Pitot est parfois désigné sous le nom de
tube de Pitot double normalisé et tube de Pitot de
le mesurage de la pression différentielle Ap en
d
Prandtl. Ses spécifications de conception sont dé-
travers des orifices de pression du tube de Pitot
crites en détail dans I’ISO 3966:1977, annexe A. La
lorsque celui-ci est installé à ces points de prélè-
figure 1 montre un exemple d’un tube de Pitot
vement;
type L. Les tubes de Pitot type L qui satisfont aux
spécifications de conception décrites dans I’ISO 3966
la détermination de la vitesse à chaque point de
d)
répondent également à toutes les exigences de la
prélèvement à partir de formules données, basées
présente Norme internationale. (Cependant, avant
sur les mesures de pression différentielle; et
utilisation, le tube de Pitot doit être vérifié pour s’as-
surer qu’il est bien conforme aux spécifications de
le calcul du débit-volume à partir du produit de la
e)
conception de la présente Norme internationale.)
vitesse moyenne et de l’aire de la section trans-
versale.
Des tubes de Pitot type L ayant d’autres dimensions
peuvent également satisfaire aux exigences de la
Appareillage
5
présente Norme internationale s’ils sont étalonnés par
rapport à un tube de Pitot double normalisé et utilisés
5.1 Conception du tube de Pitot
conformément à la présente Norme internationale. Le
tube de Pitot type L traité dans I’ISO 3966 consiste
Le tube de Pitot type L décrit dans I’ISO 3966 est re-
en une antenne cylindrique attachée perpendiculai-
commandé lorsque le mesurage de la vitesse se fait
rement à une hampe. II possède un facteur d’étalon-
avant et après le prélèvement de l’échantillon de pol-
nage K de 0,99 + 0,Ol.
-
luant. Ce tube de Pitot est moins sensible aux erreurs
de mauvais alignement de l’écoulement que le Dans une ou deux sections transversales le long de
type S. Cependant, ses orifices de prise de pression l’antenne, tout autour de la circonférence, sont percés
peuvent se colmater dans certaines conditions des orifices de prise de pression statique permettant
d’échantillonnage. Son utilisation peut être difficile le transfert de la pression par l’antenne et la hampe
dans les cas de fortes concentrations en matières jusqu’à un point situé en dehors de la conduite.
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 10780:1994(F)
16d 8d
I
-
Tube intérieur Q3 0,4d
8 trous @ 0,13d, inférieur ou 6!gal
h 1 mm, repartis de facon regulière
et exempts de bavures
Tube exterieur @ d
Figure 1 - Exemple d’un tube de Pitot type L
2) si un alignement précis du tube de Pitot par
Un tube plus petit, concentrique à l’antenne et à la
rapport à l’axe de la conduite est possible,
hampe, transfère, jusqu’à un point situé en dehors de
la conduite, la pression totale enregistrée au niveau mais s’il existe des girations, la variation de la
d’un orifice situé face au sens de l’écoulement. Un pression différentielle enregistrée par le tube
index, fixé à l’extrémité de la hampe, facilite I’orien- de Pitot en écoulement uniforme pour une
inclinaison p doit être à peu près propor-
tation de l’antenne lorsque celle-ci est cachée par la
tionnelle à COS*~. Si l’alignement de l’antenne
paroi de la conduite.
est parfaitement axial et si l’angle de giration
La tête de la sonde (y compris l’orifice de prise de est inférieur à +3”, la pression différentielle
-
pression locale) doit être conçue de manière qu’elle ne doit pas dévier de plus de 1 % par rapport
réponde aux exigences suivantes: à cette exigence.
NOTE 1 Un mauvais alignement et des girations
a) La réponse de la pression différentielle à I’incli-
peuvent coexister et il importe donc de chercher à les
naison de l’antenne par rapport à l’écoulement
limiter.
doit satisfaire à l’une des deux conditions sui-
vantes (dans les deux cas, il est nécessaire de
Les coefficients d’étalonnage, pour différents
b)
connaître la courbe de réponse du tube de Pitot):
modèles de tubes de Pitot conformes à une spé-
cification particulière, doivent être identiques à
1) si un alignement précis du tube de Pitot par
1,0 % près et le rester pour toute la durée de
rapport à l’axe de la conduite n’est pas possi-
service de ces tubes. En cas de doute de la part
ble, mais s’il n’existe pas de giration, la pres-
de l’utilisateur, un étalonnage individuel de chaque
sion différentielle doit être aussi indépendante
tube de Pitot doit être effectué.
que possible de l’inclinaison de l’antenne en
écoulement uniforme;
---------------------- Page: 7 ----------------------
0 ISO
ISO 10780:1994(F)
5) placés au moins à 8 diamètres d’antenne de
c) Les orifices de prise de pression statique doivent
être l’axe de la hampe.
1) de diamètre inférieur ou égal à 1,6 mm;
5.1.2 Tube de Pitot type S
2) au moins au nombre de six et suffisants pour Le tube de Pitot type S est utilisé de façon très ré-
pandue pour contrôler les conduites parce qu’il
avoir un amortissement dans le circuit sous
convient bien pour la détermination de la vitesse au
pression statique aussi égal que possible à
niveau du point de prélèvement et parce qu’il est so-
celui qui existe dans le circuit sous pression
totale; sur des tubes de Pitot d’un faible dia- lide, petit et facile à fabriquer. Ses spécifications de
mètre, les orifices peuvent être répartis dans fabrication sont indiquées à la figure 2. Ce tube de
deux plans; Pitot est généralement réalisé à partir d’un tuyau mé-
tallique ayant un diamètre extérieur compris entre
) exempts de bavures et d’un diamètre uni- 4 mm et 10 mm. La distance séparant le socle de
forme; chaque jambe du tube de Pitot et le plan de son ori-
fice (dimensions L, et 4 à la figure 2) doit être égale
placés au moins à 6 diamètres d’antenne de
pour chaque jambe. Cette distance ne doit pas être
la tête de la sonde;
inférieure à 1,05 fois ni supérieure à 10,O fois le dia-
mètre extérieur du tuyau.
Axe transversal
du tube
a)
PLan c8té A
7
Axe Longitudinal
du tube
Plan c8te B -J
b)
A ou B
- ----------Y-- _-_-_
1
Figure 2 - Tube de Pitot type S correctement assemblé
---------------------- Page: 8 ----------------------
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ISO 10780:1994(F)
Si ce tube de Pitot doit être utilisé sans qu’une sonde S’il est utilisé avec une sonde d’échantillonnage et si
d’échantillonnage pour polluants y soit adaptée, il doit les distances entre le tube de Pitot, le thermocouple
et le gicleur d’échantillonnage sont conformes à celles
être étalonné par rapport à un tube de Pitot type L afin
indiquées aux figures 3 et 4, on peut supposer un
d’établir son coefficient d’étalonnage. Cependant, si
les spécifications sont conformes à celles indiquées coefficient d’étalonnage K de 0,84. Si ces distances
à la figure2, on peut supposer un coefficient d’éta- ne sont pas respectées, l’ensemble tube de
lonnage K de 0,84 + 0,Ol. Pitotlsonde d’échantillonnage doit être étalonné par
rapport à un tube de Pitot type L, tel qu’il est décrit
en 5.2.
Tube de Pitot type S
r
/ Gicleur d’échantillonnage
Sonde d’échantillonnage Gicleur d’echantillonnage
r0rif ice de siL1 .age
\
Tube de Pitot type S
I Orifice d’impa ct
Plan d’entree du gicleur
1 -- \:I --
d,,, = diamètre du gicleur d’échantillonnage
4 = diamètre du tube de Pitot type S
- Tube de Pitot type S: écartement du gicleur d’échantillonnage nécessaire pour éviter toute
Figure 3
erreur de mesurage de l’écoulement lorsque d,,, est égal à 1,3 cm
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 10780:1994(F)
/- Thermocouple
r-7
x > 1,9 cm
Tube de Pitot type S
L- Sonde d’echantillonnage
Tube de Pitot type S
L- Sonde d’&hantillonnage
- Tube de Pitot type S: écartement du thermocouple nécessaire pour éviter toute erreur de
Figure 4
mesurage de l’écoulement
La surface de projection (obstruction) du tube de Pitot
5.2 Étalonnage du tube de Pitot
ou de l’ensemble tube de Pitotlsonde d’échantillon-
nage ne doit pas dépasser 3 % de l’aire de la section
Les tubes de Pitot type L ne répondant pas aux spé-
transversale de la section soumise à l’essai dans le
cifications de conception de la présente Norme inter-
plan où s’effectue l’étalonnage.
nationale doivent être étalonnés par rapport à un tube
de Pitot conforme à I’ISO 3966.
5.2.2 Mode opératoire d’étalonnage
5.2.1 Caractéristiques du système d’écoulement
Un tube de Pitot type L préalablement certifié ou
pour étalonnage
étalonné doit être utilisé en tant que tube de Pitot de
référence. Le tube de Pitot doit être étalonné comme
Le système d’écoulement doit être capable de
suit.
générer une vitesse dans la section soumise à l’essai
comprise entre 11 m/s et 18 m/s. Cette vitesse ne a) S’assurer que le capteur de pression est correc-
doit pas varier de plus de 1,0 % dans le temps afin
tement remis à zéro, mis à niveau, etc., et que les
d’assurer un écoulement permanent au cours de
tuyaux raccordant le tube de Pitot au capteur de
l’étalonnage du tube de Pitot. Les tubes de Pitot et les
pression sont parfaitement étanches. Mettre en
ensembles tubes de Pitotlsonde d’échantillonnage
marche le ventilateur et laisser la vitesse se sta-
étalonnés dans cette plage de vitesse doivent être
biliser dans la section soumise à l’essai.
précis à 3 % près pour des vitesses comprises entre
b) Introduire le tube de Pitot de référence dans la
5 m/s et 50 m/s. Si le tube de Pitot ou l’ensemble
tube de Pitotlsonde d’échantillonnage est utilisé pour section soumise à l’essai de sorte qu’il soit distant
mesurer des vitesses inférieures à 5 m/s ou supé- d’une paroi intérieure quelconque d’au moins
rieures à 50 m/s, le tube de Pitot doit également être 8 cm. Rendre étanche l’orifice pour que l’air ne
étalonné par rapport à ces autres vitesses. puisse pas s’échapper de la section soumise à
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l’essai et mesurer la pression différentielle Apré+ e) Calculer K pour chaque paire de lectures de Ap à
en pascals ou en une unité équivalente. Noter l’aide de l’équation (1) et déterminer le coefficient
cette valeur (essai no 1) en utilisant le formulaire d’étalonnage moyen du tube de Pitot soumis à
l’étalonnage. Si l’un quelconque des K individuels
donné à la figure5 ou un document équivalent.
diffère du K moyen de plus de 0,02, l’étalonnage
c) Retirer le tube de Pitot de référence et introduire doit être répété ou bien le tube de Pitot doit être
le tube de Pitot à étalonner dans la section sou-
remplacé.
mise à l’essai au même emplacement que le tube
de Pitot de référence. Rendre étanche l’orifice
APréf
= Kréf - . . .
(1)
Kinc
comme avant et répéter l’étape b). Noter la pres-
APinc
dans le formulaire donné
sion différentielle Apinc
à la figure 5 (essai no 1).
Lors de l’étalonnage d’un tube de Pitot type S, com-
parer les coefficients d’étalonnage déterminés en
d) Répéter les étapes b) et c) jusqu’à obtention de
premier lieu avec une jambe et puis l’autre jambe di-
trois paires de lectures de pression différentielle
rigée en aval. Utiliser ce tube de Pitot uniquement si
AP*
les deux coefficients ne diffèrent pas de plus de 0,Ol.
Date
I
Tube de Pitot
I I I
Étalonné par
Type de tube de Pitot
Ap en unités de
Essai K
APréf oint réf 4x2
Partie A 1
2
3
Partie Bl)
NOTE - réf = référence; inc = inconnu.
1) La partie B est utilisée pour les tubes de Pitot type S lorsqu’on procède à l’étalonnage des deux jambes du tube de
Pitot.
Figure 5 - Formulaire pour l’étalonnage de tubes de Pitot
7
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ISO 10780:1994(F)
l’axe de la conduite à n’importe que I point dans le
5.3 Matériel auxi
plan de mesurage.
Le tableau 1 résume les exigences concernant le ma-
NOTE 3 L’annexe C présente une méthode permet-
tériel auxiliaire qui doit être utilisé avec le tube de
tant de vérifier la présence de girations à l’aide d’un
Pitot.
tube de Pitot et l‘annexe D décrit une méthode per-
mettant de redresser l’écoulement.
c) II ne doit pas y avoir de fluctuations de pression
6 Exigences environnementales
régulières ou cycliques dans le flux de gaz. En
outre, toute fluctuation irrégulière de la pression
Les tubes de Pitot décrits dans la présente Norme
au niveau du plan de mesurage ne doit pas dé-
internationale fournissent le niveau de précision pres-
passer 24 Pa (+ 2,5 mmH,O) par rapport à la va-
crit dans l’article 10 lorsque les conditions suivantes
leur moyenne de la pression différentielle lue sur
sont respectées.
un manomètre non amorti raccordé au tube de
Pitot par la plus courte longueur possible de
a) Le nombre de Reynolds du flux du gaz à la surface
tuyau. Il se produit inévitablement de petites fluc-
du tube de Pitot doit dépasser 1 200 et la vitesse
tuations irrégulières et celles-ci seront considé-
du flux de gaz doit être comprise entre 5 m/s et
rées comme des fluctuations irrégulières dans la
50 m/s.
lecture du manomètre. Lorsqu’on effectue des
contrôles pour déterminer si les fluctuations ob-
NOTE 2 Pour les nombres de Reynolds inférieurs à
servées dépassent 24 Pa par rapport à la valeur
1 200, les tubes de Pitot sont sujets à des erreurs si-
moyenne lue, il convient d’établir que I’amortis-
gnificatives. À des vitesses supérieures à 50 m/s, le
tube de Pitot a tendance à vibrer ou à subir des
sement du tube de Pitot est symétrique et égal
déflexions qui peuvent donner lieu à des erreurs signi-
pour tous les orifices du tube de Pitot.
ficatives lors du mesurage de la pression.
NOTE 4 Une méthode permettant d’amortir ces
b) L’angle de giration ne doit pas dépasser &15” par
fluctuations est décrite dans I’ISO 3966:1977, annexe
rapport au sens local de l’écoulement parallèle à D.
Tableau 1 - Matériel auxiliaire et spécifications de conception
Pièce Conception Spécifications
Manomètre différentiel sensible rac- Manomètre à liquide incliné ou équiva- Manomètre à liquide capable d’être lu
cordé au tube de Pitot lent à 0,13 mm H,O près
Instrument pour mesurer l’humidité Condenseur, thermomètres sec et Mesurer la teneur en eau du gaz de la
des gaz dans la conduite (facultatif) mouillé, sécheur conduite à 2 % près de son volume
I
Précis à 1 % près de la température
Thermomètre pour mesurer la tempé- Thermomètre thermocouple blindé ou
rature de la conduite équivalent absolue une fois immergé dans un bain
à température constante
Dispositif d’étanchéité pour l’orifice De taille suffisante pour rendre étanche
l’orifice au cours du mesurage de la vi-
tesse d’écoulement
Baromètre pour mesurer la pression Jauge de pression -précis à 300 Pa près
atmosphérique locale
Appareil de mesure pour mesurer les Tige étalonnée (de préférence) ou des- Les dimensions intérieures de la
dimensions de la conduite sins techniques fiables lorsque la conduite ou de la cheminée doivent
conduite est trop grande pour être me- être à 1 % près de la dimension linéaire
surée avec une tige étalonnée
Instrument pour mesurer la pression
Tube de Pitot relié à un manomètre Précis à 0,2 % près de la pression ab-
statique dans la conduite solue dans la conduite (voir annexe B)
Instrument pour mesurer la compo- Analyseur de fumées type Orsat ou Masse volumique de gaz précise à
sition du gaz (facultatif) autre dispositif s’il y a lieu 2 % près
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0 ISO
ISO 10780:1994(F)
Pour les conduites à section circulaire, les mesu- emplacement d’échantillonnage et à pouvoir détermi-
d)
rages doivent être effectués sur au moins deux ner le nombre de points de prélèvement requis, ainsi
diamètres qui sont perpendiculaires l’un par rap- que leur configuration.
port à l’autre et l’écart entre les vitesses moyen-
A partir des informations recueillies, sélectionner le
nes à travers chaque diamètre ne doit pas
tube de Pitot adéquat et planifier les modes opératoi-
dépasser 5 % de leur moyenne pour tous les dia-
res d’essai. Discuter avec la direction de l’usine des
mètres. Si l’écart est supérieur à 5 %, d’autres
dispositions qui sont disponibles ou qui sont à prévoir.
points de prélèvement doivent être choisis ou
Avec la direction de l’usine, on doit convenir des da-
bien il faut sélectionner un nouvel emplacement
tes, des heures de démarrage, de la durée de l’étude
d’échantillonnage.
et des périodes d’échantillonnage, ainsi que des
conditions de service de l’usine au cours de ces pé-
e) Les dimensions intérieures de la conduite doivent
riodes.
être connues à 1 % près des dimensions linéaires
de la conduite.
7.1.2 Sélection d’un emplacement
f) II ne doit pas y avoir de changements brusques d’échantillonnage
dans le diamètre intérieur de la conduite pendant
L’échantillonnage doit avoir lieu dans une section de
une distance minimale de 5 diamètres hydrauli-
ques en amont et de 5 diamètres hydrauliques en conduite ayant une forme et une aire de section
transversale constante et aussi loin que possible en
aval du plan dans lequel sera effectué le mesu-
aval de toute obstruction pouvant provoquer des per-
rage de la vitesse.
turbations et pouvant modiifer le sens de I’écou-
NOTE 5 Pour les cheminées non circulaires, le dia-
lement. L’aire de la section transversale doit être
mètre hydraulique est calculé en multipliant l’aire de la
suffisamment grande pour éviter d’augmenter la vi-
section transversale de la conduite par 4 et en divisant
tesse du flux de gaz dans la conduite de plus de 3 %
le résultat par le périmètre de la conduite.
sous l’effet du tube de Pitot et des sondes ou ther-
mocouples qui y sont adaptés.
g) À aucun point de l’aire de la section transversale
où sera utilisé le tube de Pitot, il ne doit exister
Pour assurer une distribution suffisamment homo-
un débit négatif.
gène de la vitesse du gaz dans le plan de prélè-
vement, cette section de conduite droite doit avoir au
h) La température absolue à chaque point de mesure
moins 7 diamètres hydrauliques de longueur. Sur la
de la vitesse ne doit pas différer de plus de 5 %
longueur de la section droite, situer le plan de prélè-
de la température absolue moyenne de la section
vement à une distance de 5 diamètre
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.