ISO 5167-6:2022
(Main)Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full — Part 6: Wedge meters
Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full — Part 6: Wedge meters
This document specifies the geometry and method of use (installation and operating conditions) of wedge meters when they are inserted in a conduit running full to determine the flow rate of the fluid flowing in the conduit. NOTE 1 As the uncertainty of an uncalibrated wedge meter can be too large for a particular application, it could be deemed essential to calibrate the flow meter according to Clause 7. This document gives requirements for calibration which, if applied, are for use over the calibrated Reynolds number range. Clause 7 could also be useful guidance for calibration of meters of similar design but which fall outside the scope of this document. It also provides background information for calculating the flow rate and is applicable in conjunction with the requirements given in ISO 5167‑1. This document is applicable only to wedge meters in which the flow remains subsonic throughout the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase. Uncalibrated wedge meters can only be used within specified limits of pipe size, roughness, β (or wedge ratio) and Reynolds number. It is not applicable to the measurement of pulsating flow. It does not cover the use of uncalibrated wedge meters in pipes whose internal diameter is less than 50 mm or more than 600 mm, or where the pipe Reynolds numbers are below 1 × 104. NOTE 2 A wedge meter has a primary element which consists of a wedge-shaped restriction of a specific geometry. Alternative designs of wedge meters are available; however, at the time of writing there is insufficient data to fully characterize these devices, and therefore these meters are calibrated in accordance with Clause 7.
Mesurage de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire — Partie 6: Débitmètres à coin
Le présent document spécifie la géométrie et le mode d’emploi (conditions d’installation et d’utilisation) de débitmètres à coin insérés dans une conduite en charge dans le but de déterminer le débit du fluide s’écoulant dans cette conduite. NOTE 1 Étant donné que l’incertitude d’un débitmètre à coin non étalonné risque d’être trop grande pour une application particulière, l’étalonnage du débitmètre conformément à l’Article 7 peut être considéré comme essentiel. Le présent document fournit des exigences relatives à l’étalonnage qui, si elles sont appliquées, sont destinées à être utilisées sur la plage des nombres de Reynolds qui a été étalonnée. L’Article 7 peut également fournir des recommandations utiles relatives à l’étalonnage des appareils de mesure de conception similaire, mais qui n’entrent pas dans le domaine d’application du présent document. Il fournit également des informations de fond nécessaires au calcul du débit et il est applicable conjointement avec les exigences stipulées dans l’ISO 5167‑1. Le présent document est applicable uniquement aux débitmètres à coin pour lesquels l’écoulement reste subsonique dans tout le tronçon de mesure et où le fluide peut être considéré comme monophasique. Les débitmètres à coin non étalonnés ne peuvent être utilisés que dans des limites spécifiées de diamètre de conduite, de rugosité, de valeur de β (ou rapport du coin) et de nombre de Reynolds. Ce document n’est pas applicable au mesurage d’un écoulement pulsé. Il ne couvre pas l’utilisation de débitmètres à coin non étalonnés dans des conduites dont le diamètre intérieur est inférieur à 50 mm ou supérieur à 600 mm, ni les cas où les nombres de Reynolds associés à la tuyauterie sont inférieurs à 1 × 104. NOTE 2 Un débitmètre à coin comporte un élément primaire composé d’une restriction en forme de coin de géométrie spécifique. D’autres conceptions de débitmètres à coin sont possibles; cependant, au moment de la rédaction du présent document, les données permettant de caractériser complètement ces appareils étaient insuffisantes et ces derniers sont donc étalonnés conformément à l’Article 7.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5167-6
Second edition
2022-10
Measurement of fluid flow by means of
pressure differential devices inserted
in circular cross-section conduits
running full —
Part 6:
Wedge meters
Mesurage de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes
insérés dans des conduites en charge de section circulaire —
Partie 6: Débitmètres à coin
Reference number
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ISO 5167-6:2022(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principles of the method of measurement and computation . 2
5 Wedge meters .3
5.1 Field of application . 3
5.2 General shape . 4
5.3 Material and manufacture . 5
5.4 Pressure tappings . 5
5.5 Discharge coefficient, C . 6
5.5.1 Limits of use . 6
5.5.2 Discharge coefficient of the wedge meter . 6
5.6 Expansibility [expansion] factor, ε . 6
5.7 Uncertainty of the discharge coefficient, C . 7
5.8 Uncertainty of the expansibility [expansion] factor, ε . 7
5.9 Pressure loss . 7
6 Installation requirements .7
6.1 General . 7
6.2 Minimum upstream and downstream straight lengths for installations between
various fittings and the wedge meter . 7
6.3 Additional specific installation requirements for wedge meters . 8
6.3.1 Circularity and cylindricality of the pipe . 8
6.3.2 Roughness of the upstream and downstream pipe. 8
6.3.3 Positioning of a thermowell . 8
6.3.4 Bidirectional wedge meters . 9
7 Flow calibration of wedge meters .9
7.1 General . 9
7.2 Test facility . 9
7.3 Meter installation . . 9
7.4 Design of the test programme . 9
7.5 Reporting the calibration results . 10
7.6 Uncertainty analysis of the calibration . 10
7.6.1 General . 10
7.6.2 Uncertainty of the test facility . 10
7.6.3 Uncertainty of the discharge coefficient of the wedge meter . 10
Annex A (informative) Table of expansibility [expansion] factor .11
2
Annex B (informative) Use of Kd parameter .12
Bibliography .13
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ISO 5167-6:2022(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. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 30, Measurement of fluid flow in closed
conduits, Subcommittee SC 2, Pressure differential devices, in collaboration with the European Committee
for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/SS F05, Measuring instruments, in accordance with
the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 5167-6:2019), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— this document is consistent with ISO/IEC Guide 98-3;
— an error in Annex B has been corrected;
— the expansibility uncertainty is given as a relative uncertainty for ease of use with Part 1 (the
calculated flow rate uncertainty is unchanged).
A list of all the parts in the ISO 5167 series can be found on the ISO website.
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ISO 5167-6:2022(E)
Introduction
ISO 5167, consisting of six parts, covers the geometry and method of use (installation and operating
conditions) of orifice plates, nozzles, Venturi tubes, cone and wedge meters when they are inserted in a
conduit running full to determine the flow rate of the fluid flow in the conduit. It also gives necessary
information for calculating the flow rate and its associated uncertainty.
ISO 5167 (all parts) is applicable only to pressure differential devices in which the flow remains
subsonic throughout the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase, but
it is not applicable to the measurement of pulsating flow. Furthermore, each of these devices can only
be used within specified limits of pipe size and Reynolds number, Re.
ISO 5167 (all parts) deals with devices for which direct calibration experiments have been made,
sufficient in number, spread and quality to enable coherent systems of application to be based on their
results and coefficients to be given with certain predictable limits of uncertainty. However, for wedge
meters calibrated in accordance with Clause 7, a wider range of pipe size, β and Reynolds number can
be considered.
The devices introduced into the pipe are called primary devices. The term primary device also includes
the pressure tappings. All other instruments or devices required to facilitate the instrument readings
are known as secondary devices, and the flow computer that receives these readings and performs
the algorithms is known as a tertiary device. ISO 5167 (all parts) covers primary devices; secondary
devices (see ISO 2186) and tertiary devices will be mentioned only occasionally.
Aspects of safety are not dealt with in ISO 5167-1 to ISO 5167-6. It is the responsibility of the user to
ensure that the system meets applicable safety regulations.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 5167-6:2022(E)
Measurement of fluid flow by means of pressure
differential devices inserted in circular cross-section
conduits running full —
Part 6:
Wedge meters
1 Scope
This document specifies the geometry and method of use (installation and operating conditions) of
wedge meters when they are inserted in a conduit running full to determine the flow rate of the fluid
flowing in the conduit.
NOTE 1 As the uncertainty of an uncalibrated wedge meter can be too large for a particular application, it
could be deemed essential to calibrate the flow meter according to Clause 7.
This document gives requirements for calibration which, if applied, are for use over the calibrated
Reynolds number range. Clause 7 could also be useful guidance for calibration of meters of similar
design but which fall outside the scope of this document.
It also provides background information for calculating the flow rate and is applicable in conjunction
with the requirements given in ISO 5167-1.
This document is applicable only to wedge meters in which the flow remains subsonic throughout the
measuring section and where the fluid can be considered as single-phase. Uncalibrated wedge meters
can only be used within specified limits of pipe size, roughness, β (or wedge ratio) and Reynolds number.
It is not applicable to the measurement of pulsating flow. It does not cover the use of uncalibrated wedge
meters in pipes whose internal diameter is less than 50 mm or more than 600 mm, or where the pipe
4
Reynolds numbers are below 1 × 10 .
NOTE 2 A wedge meter has a primary element which consists of a wedge-shaped restriction of a specific
geometry. Alternative designs of wedge meters are available; however, at the time of writing there is insufficient
data to fully characterize these devices, and therefore these meters are calibrated in accordance with Clause 7.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 4006, Measurement of fluid flow in closed conduits — Vocabulary and symbols
ISO 5167-1, Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-
section conduits running full — Part 1: General principles and requirements
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 4006, ISO 5167-1 and the
following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
1
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ISO 5167-6:2022(E)
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
wedge gap
h
maximum gap between the apex of the wedge element and the pipe wall, in the plane perpendicular to
the pipe axis
Note 1 to entry: See Figure 1.
3.2
wedge ratio
ratio of the wedge gap (3.1) to the meter inlet diameter, D
Note 1 to entry: See ISO 4006:1991, Clause 2, for the meter inlet diameter, D.
3.3
wedge throat area
A
t
minimum cross-sectional open area of the wedge meter
4 Principles of the method of measurement and computation
The principle of the method of measurement is based on the installation of the wedge meter into a
pipeline in which a fluid is running full. Flow through a wedge meter produces a differential pressure
between the upstream and downstream tappings.
The mass flow rate can be determined by the following formulae:
C π
2
q = εβDp2Δ ρ (1)
()
m 1
4 4
1−β
and
4A
t
β = (2)
2
πD
A larger β corresponds to a larger wedge gap height, h (see Figure 1), and therefore a larger wedge
throat area, A . The value of β can be calculated using Formula (3):
t
2
1 2h 2h h h
β =−arccos 1 −−21 ×− (3)
π D D D D
NOTE For example, h/D = 0,5 does not correspond to β = 0,5, but to β = √0,5 ≈ 0,707. β = 0,5 corresponds to
h/D ≈ 0,298.
2
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ISO 5167-6:2022(E)
a
Direction of flow.
Figure 1 — Wedge meter showing different values of wedge ratio
The uncertainty limits can be calculated using the procedure given in ISO 5167-1:2022, Clause 8.
Similarly, the value of the volume flow rate can be calculated since
q
m
q = (4)
V
ρ
where ρ is the fluid density at the temperature and pressure for which the volume is stated.
Computation of the flow rate, which is a purely arithmetic process, is performed by replacing the
different items on the right-hand side of Formula (1) by their numerical values. Formula (5) (or the
computed values in Table A.1) gives wedge meter expansibility factors, ε. The values in Table A.1 are
not intended for precise interpolation. Extrapolation is not permitted. However, for a meter calibrated
according to Clause 7, the discharge coefficient, C, is generally related to the Reynolds number, Re, which
is itself related to q , and has to be obtained by iteration (see ISO 5167-1:2022, Annex A, for guidance
m
regarding the choice of iteration procedure and initial estimates).
The wedge gap, h, and the pipe diameter, D, mentioned in Formula (3) are the values of the lengths at
working conditions. Measurements taken at any other conditions should be corrected for any possible
expansion or contraction of the primary device and the pipe due to the values of the temperature and
pressure of the fluid during the measurement.
As the wedge meter flow rate calculation is particularly sensitive to the pipe diameter and wedge
gap values used, the user shall ensure that these are correctly entered into the flow computation
calculations. The measured internal diameter shall be used rather than a nominal value.
It is necessary to know the density and the viscosity of the fluid at working conditions. In the case
of a compressible fluid, it is also necessary to know the isentropic exponent of the fluid at working
conditions.
5 Wedge meters
5.1 Field of application
Uncalibrated wedge meters can be used in pipes with diameters between 50 mm and 600 mm and with
0,377 ≤ β ≤ 0,791 (wedge ratio 0,2 ≤ h/D ≤ 0,6). Wedge meters with β > 0,791 (h/D > 0,6) or β < 0,377
(h/D < 0,2) are not normally manufactured.
There are limits to the roughness which are addressed in 5.2.3, 5.2.7, and 6.3.2. There are limits to the
Reynolds number which are addressed in 5.5.2.
3
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ISO 5167-6:2022(E)
5.2 General shape
5.2.1 The wedge meter as shown in Figure 2 comprises (listed in the direction of flow) an entrance
cylinder, an upstream pressure tapping, a pipe section including the wedge element, a downstream
pressure tapping, and an exit cylinder. The form of the pressure tappings is described in 5.4.
5.2.2 The diameter D shall be measured at the plane of the upstream tapping. The
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 5167-6
Deuxième édition
2022-10
Mesurage de débit des fluides au
moyen d'appareils déprimogènes
insérés dans des conduites en charge
de section circulaire —
Partie 6:
Débitmètres à coin
Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices
inserted in circular cross-section conduits running full —
Part 6: Wedge meters
Numéro de référence
ISO 5167-6:2022(F)
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
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Publié en Suisse
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ISO 5167-6:2022(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 2
4 Principes de la méthode de mesure et mode de calcul . 2
5 Débitmètres à coin . 3
5.1 Domaine d’application . 3
5.2 Forme générale . 4
5.3 Matériau et fabrication . 5
5.4 Prises de pression . 5
5.5 Coefficient de décharge, C . 6
5.5.1 Limites d’utilisation . 6
5.5.2 Coefficient de décharge du débitmètre à coin . 6
5.6 Coefficient de détente, ε . . 7
5.7 Incertitude du coefficient de décharge, C . 7
5.8 Incertitude du coefficient de détente, ε . 7
5.9 Perte de pression . 7
6 Exigences d’installation . 7
6.1 Généralités . 7
6.2 Longueurs droites minimales amont et aval à installer entre différents accessoires
et le débitmètre à coin . 8
6.3 Exigences spécifiques supplémentaires pour l’installation de débitmètres à coin . 8
6.3.1 Circularité et cylindricité de la conduite . 8
6.3.2 Rugosité de la conduite amont et aval . 9
6.3.3 Positionnement d’un puits thermométrique . 9
6.3.4 Débitmètres à coin bidirectionnels. 9
7 Étalonnage en débit des débitmètres à coin . 9
7.1 Généralités . 9
7.2 Installation d’essai . 9
7.3 Installation de l’appareil de mesure . 10
7.4 Conception du programme d’essai . 10
7.5 Consignation des résultats d’étalonnage . 10
7.6 Analyse de l’incertitude de l’étalonnage . 10
7.6.1 Généralités . 10
7.6.2 Incertitude de l’installation d’essai . 10
7.6.3 Incertitude du coefficient de décharge du débitmètre à coin . 11
Annexe A (informative) Tableau du coefficient de détente .12
2
Annexe B (informative) Utilisation du paramètre Kd .13
Bibliographie .14
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ISO 5167-6:2022(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/foreword.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 30, Mesure de débit des fluides dans les
conduites fermées, sous-comité SC 2, Appareils déprimogènes, en collaboration avec le comité technique
CEN/SS F05, Instruments de mesure, du Comité européen de normalisation (CEN), conformément à
l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 5167-6:2019), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— le présent document a été mis en cohérence avec le Guide ISO/IEC 98-3;
— une erreur a été corrigée dans l’Annexe B;
— l’incertitude du coefficient de détente est donnée comme une incertitude relative pour faciliter
l’utilisation avec la Partie 1 (l’incertitude associée au débit calculée reste inchangée).
Une liste de toutes les parties de la série ISO 5167 se trouve sur le site web de l’ISO.
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ISO 5167-6:2022(F)
Introduction
L’ISO 5167, qui comprend six parties, a pour objet la géométrie et le mode d’emploi (conditions
d’installation et d’utilisation) des diaphragmes, tuyères, tubes de Venturi, cônes de mesure et
débitmètres à coin insérés dans une conduite en charge dans le but de déterminer le débit du fluide
s’écoulant dans cette conduite. Elle fournit également les informations nécessaires au calcul de ce débit
et de son incertitude associée.
L’ISO 5167 (toutes les parties) est applicable uniquement aux appareils déprimogènes dans lesquels
l’écoulement reste subsonique dans tout le tronçon de mesurage et où le fluide peut être considéré
comme monophasique; elle n’est pas applicable au mesurage d’un écoulement pulsé. De plus, chacun de
ces appareils ne peut être utilisé que dans des limites spécifiées de diamètre de conduite et de nombre
de Reynolds, Re.
L’ISO 5167 (toutes les parties) traite d’appareils pour lesquels des expériences d’étalonnage direct ont
été effectuées en nombre, étendue et qualité suffisants pour permettre de baser, sur leurs résultats, des
systèmes cohérents d’utilisation et de donner les coefficients avec une limite prévisible d’incertitude.
Cependant, pour les débitmètres à coin étalonnés conformément à l’Article 7, une plage plus étendue
peut être envisagée pour le diamètre de conduite, la valeur de β et le nombre de Reynolds.
Les appareils interposés dans la conduite sont dénommés « éléments primaires », en comprenant
dans ce terme les prises de pression, tandis que l’on appelle « éléments secondaires » tous les autres
instruments ou dispositifs nécessaires pour faciliter le relevé de mesures de l’instrument, et « éléments
tertiaires » le calculateur de débit qui reçoit ces relevés et exécute les algorithmes. L’ISO 5167 (toutes
les parties) concerne les éléments primaires et ne mentionne qu’exceptionnellement les éléments
secondaires (voir ISO 2186) et tertiaires.
Les aspects de sécurité ne sont pas traités dans les normes ISO 5167-1 à ISO 5167-6. Il incombe à
l’utilisateur de s’assurer que le système respecte les réglementations applicables en matière de sécurité.
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NORME INTERNATIONALE ISO 5167-6:2022(F)
Mesurage de débit des fluides au moyen d'appareils
déprimogènes insérés dans des conduites en charge de
section circulaire —
Partie 6:
Débitmètres à coin
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie la géométrie et le mode d’emploi (conditions d’installation et d’utilisation)
de débitmètres à coin insérés dans une conduite en charge dans le but de déterminer le débit du fluide
s’écoulant dans cette conduite.
NOTE 1 Étant donné que l’incertitude d’un débitmètre à coin non étalonné risque d’être trop grande pour
une application particulière, l’étalonnage du débitmètre conformément à l’Article 7 peut être considéré comme
essentiel.
Le présent document fournit des exigences relatives à l’étalonnage qui, si elles sont appliquées, sont
destinées à être utilisées sur la plage des nombres de Reynolds qui a été étalonnée. L’Article 7 peut
également fournir des recommandations utiles relatives à l’étalonnage des appareils de mesure de
conception similaire, mais qui n’entrent pas dans le domaine d’application du présent document.
Il fournit également des informations de fond nécessaires au calcul du débit et il est applicable
conjointement avec les exigences stipulées dans l’ISO 5167-1.
Le présent document est applicable uniquement aux débitmètres à coin pour lesquels l’écoulement reste
subsonique dans tout le tronçon de mesure et où le fluide peut être considéré comme monophasique. Les
débitmètres à coin non étalonnés ne peuvent être utilisés que dans des limites spécifiées de diamètre
de conduite, de rugosité, de valeur de β (ou rapport du coin) et de nombre de Reynolds. Ce document
n’est pas applicable au mesurage d’un écoulement pulsé. Il ne couvre pas l’utilisation de débitmètres à
coin non étalonnés dans des conduites dont le diamètre intérieur est inférieur à 50 mm ou supérieur à
4
600 mm, ni les cas où les nombres de Reynolds associés à la tuyauterie sont inférieurs à 1 × 10 .
NOTE 2 Un débitmètre à coin comporte un élément primaire composé d’une restriction en forme de coin de
géométrie spécifique. D’autres conceptions de débitmètres à coin sont possibles; cependant, au moment de la
rédaction du présent document, les données permettant de caractériser complètement ces appareils étaient
insuffisantes et ces derniers sont donc étalonnés conformément à l’Article 7.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 4006, Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées — Vocabulaire et symboles
ISO 5167-1, Mesurage de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en
charge de section circulaire — Partie 1: Principes généraux et exigences générales
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3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 4006, l’ISO 5167-1, ainsi que les
suivants, s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
ouverture du coin
h
distance maximale entre le sommet de l’élément en coin et la paroi de la conduite, dans le plan
perpendiculaire à l’axe de la conduite
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
3.2
rapport du coin
rapport de l’ouverture du coin (3.1) sur le diamètre d’entrée de l’appareil de mesure, D
Note 1 à l'article: Voir l’ISO 4006:1991, Article 2, pour le diamètre d’entrée de l’appareil de mesure, D.
3.3
aire de l’ouverture du coin
A
t
aire minimale de la section de passage du débitmètre à coin
4 Principes de la méthode de mesure et mode de calcul
Le principe de la méthode de mesure consiste à interposer le débitmètre à coin sur le passage d’un
fluide s’écoulant dans une conduite en charge, ce qui crée une pression différentielle entre les prises
aval et amont.
Le débit-masse peut être déterminé à l’aide des formules suivantes:
C π
2
q = εβDp2Δ ρ (1)
()
m 1
4 4
1−β
et
4A
t
β = (2)
2
πD
Une valeur de β plus grande correspond à une hauteur d’ouverture du coin, h, plus élevée (voir
la Figure 1) et donc à une aire d’ouverture du coin, A , plus importante. La valeur de β peut être calculée
t
à l’aide de la Formule (3):
2
1 2h 2h h h
β =−arccos 1 −−21 ×− (3)
π D D D D
NOTE Par exemple, h/D = 0,5 ne correspond pas à β = 0,5, mais à β = √0,5 ≈ 0,707. β = 0,5 correspond
à h/D ≈ 0,298.
2
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a
Sens d’écoulement.
Figure 1 — Débitmètre à coin avec différentes valeurs de rapport du coin
Les limites d’incertitude peuvent être calculées suivant le mode opératoire indiqué
dans l’ISO 5167-1:2022, Article 8.
De même, la valeur du débit volumique peut être calculée sachant que:
q
m
q = (4)
V
ρ
où ρ est la masse volumique du fluide à la température et à la pression pour lesquelles le volume est
donné.
Le calcul du débit, qui est un procédé purement arithmétique, est effectué par le remplacement des
différents termes situés à droite de la Formule (1) par leur valeur numérique. La Formule (5) (ou les
valeurs calculées dans le Tableau A.1) donne les coefficients de détente, ε, du débitmètre à coin. Les
valeurs du Tableau A.1 ne sont pas prévues pour une interpolation exacte. L’extrapolation n’est pas
permise. Cependant, pour un appareil de mesure étalonné conformément à l’Article 7, le coefficient de
décharge, C, est généralement fonction du nombre de Reynolds, Re, qui est lui-même fonction de q et
m
doit être obtenu par itération (voir l’ISO 5167-1:2022, Annexe A, pour des recommandations relatives au
choix du procédé d’itération et des estimations initiales).
L’ouverture du coin, h, et le diamètre de la conduite, D, mentionnés dans la Formule (3) sont les valeurs
des longueurs dans les conditions de service. Il convient de corriger les valeurs mesurées dans d’autres
conditions pour tenir compte de la dilatation ou contraction éventuelle de l’élément primaire et de la
conduite résultant des valeurs de la température et de la pression du fluide lors du mesurage.
Comme le calcul du débit du débitmètre à coin est particulièrement sensible aux valeurs utilisées pour
le diamètre de la conduite et pour l’ouverture du coin, l’utilisateur doit s’assurer que celles-ci sont
correctement introduites dans les calculs de débit. Il faut utiliser le diamètre intérieur mesuré plutôt
que la valeur nominale.
Il est nécessaire de connaître la masse volumique et la viscosité du fluide dans les conditions de service.
Dans le cas d’un fluide compressible, il est également nécessaire de connaître l’exposant isentropique
du fluide dans les conditions de service.
5 Débitmètres à coin
5.1 Domaine d’application
Les débitmètres à coin non étalonnés peuvent être utilisés dans les conduites de diamètre compris
entre 50 mm et 600 mm et avec 0,377 ≤ β ≤ 0,791 (rapport du coin 0,2 ≤ h/D ≤ 0,6). Les débitmètres à
coin avec des valeurs β > 0,791 (h/D > 0,6) ou β < 0,377 (h/D < 0,2) ne sont normalement pas fabriqués.
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Il existe des limites à la rugosité qui sont traitées en 5.2.3, 5.2.7 et 6.3.2 et des limites au nombre de
Reynolds qui sont traitées en 5.5.2.
5.2 Forme générale
5.2.1 Le débitmètre à coin tel qu’illustré à la Figure 2 comprend (dans le sens d’écoulement) un
cylindre d’entrée, une prise de pression amont, un tronçon de conduite comprenant l’élément en coin,
une prise de pression aval et un cylindre de sortie. La forme des prises de pression est décrite en 5.4.
5.2.2 Le diamètre D doit être mesuré dans le plan de la prise de pression amont. Les mesurages
doivent être au minimum au nombre de quatre et être équidistants sur la circonférence intérieure de la
conduite. La moyenne arithmétique de ces mesures doit être prise comme valeur de D dans les calculs.
La longueur minimale du cylindre d’entrée doit être de 0,5D. La longueur minimale du cylindre de sortie
doit être de 0,5D.
Les diamètres doivent également être mesurés dans des plans autres que le plan de la prise de pression
amont.
Aucun diamètre le long du débitmètre à coin ne doit différer de plus de 0,4 % de la valeur du diamètre
moyen. Cette exigence est satisfaite lorsque la différence de longueur de n’importe lequel des diamètres
mesurés par rapport à la moyenne des diamètres mesurés est conforme à ladite exigence.
Légende
1 corps de l’appareil de mesure
2 axe du corps de l’appareil de mesure
3 élément en coin
4 sommet du coin
5 prise haute pression
6 prise basse pression
a
Sens d’écoulement.
Figure 2 — Profil géométrique d’un débitmètre à coin
5.2.3 La surface intérieure du tronçon de conduite entre les plans des prises de pression amont et
aval doit être propre et lisse, et il convient que le critère de rugosité, Ra, soit aussi faible que possible et
−3
inférieur à 10 D.
5.2.4 L’angle du plan du coin, θ , doit être de 90° ± 2° à tous les points d’intersection sur toute la
c
longueur du sommet du coin. La longueur du sommet du coin doit être perpendiculaire à l’axe des prises
de pression et aussi à l’axe du débitmètre à coin.
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5.2.5 Le rayon de courbure du sommet du coin, R , tel qu’illustré à la Figure 3, doit être inférieur ou
w
égal à 1 mm sur toute la longueur du sommet du coin.
Figure 3 — Rayon de courbure, R , au sommet du coin
w
5.2.6 L’angle extérieur amont, θ , et l’angle extérieur aval, θ , du coin doivent être mesurés et doivent
1 2
tous les deux être de 135° ± 2°.
5.2.7 La surface du coin doit être propre et lisse, et le critère de rugosité, Ra, doit être aussi faible que
−3
possible et toujours inférieur à 10 D.
5.2.8 Lorsque le coin est fixé au corps de l’appareil de mesure par soudage, il convient que le fabricant
veille à réduire le plus possible la taille des cordons de soudure, dans les limites requises pour assurer
l’intégrité structurelle.
5.2.9 Lorsque le coin est fixé au corps de l’appareil de mesure par soudage, le fabricant doit s’assurer
qu’il n’y a aucune intrusion de la soudure dans l’aire de l’ouverture nominale.
5.3 Matériau et fabrication
5.3.1 Le débitmètre à coin peut être fabriqué en n’importe quel matériau et selon n’importe quelle
technique de construction, à condition qu’il soit conforme à la description ci-dessus et le reste pendant
l’utilisation.
5.3.2 Les éléments en coin conçus creux doivent inclure un système d’égalisation de la pression afin
d’assurer la stabilité structurelle du coin en cas de variations rapides de pression.
5.4 Prises de pression
5.4.1 La prise de pression amont doit se présenter soit sous la forme d’une prise de pression à la paroi
de la conduite, soit sous la forme d’une prise de pression à grand passage. Il est recommandé d’utiliser
des prises de pression aussi petites que possible pour le fluide considéré (par exemple en fonction de sa
viscosité et des contaminants).
La conception des prises de pression à grand passage peut être considérée comme davantage applicable
pour les boues, les fluides corrosifs ou les fluides qui nécessitent des séparateurs.
5.4.2 L’axe des prises de pression doit être perpendiculaire à et doit passer par l’axe du corps de
l’appareil de mesure (voir la Figure 2). L’axe des prises de pression doit aussi être perpendiculaire à la
ligne d’arête du sommet du coin ±2°. Les prises de pression doivent être situées sur le même côté du
corps de l’appareil de mesure que l’élément en coin.
5.4.3 L’axe des prises de pression doit être situé à 1D ± 0,02D du point le plus proche de l’élément en
coin.
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5.4.4 Le diamètre des prises de pression à la paroi de la conduite doit être compris entre 4 mm
et 10 mm.
5.4.5 Le diamètre des prises de pression à grand passage doit être compris entre 25 mm et 75 mm, et
il ne doit en outre jamais être supérieur à D.
5.4.6 La débouchure du trou des prises de pression doit être circulaire. Les bords doivent être arasés
à la surface de la paroi de la conduite et ne doivent comporter aucune bavure. Le rayon ne doit pas
dépasser le dixième du diamètre de la prise de pression.
5.4.7 Il convient que chaque prise de pression soit cylindrique sur sa longueur.
5.4.8 La conformité des prises de pression aux deux exigences précédentes est évaluée par inspection
visuelle.
5.5 Coefficient de décharge, C
5.5.1 Limites d’utilisation
L’emploi simultané des valeurs extrêmes pour D, β et Re doit être évité, car les incertitudes données
D
en 5.7 pourraient alors augmenter.
Pour des installations en dehors des limites définies en 5.5.2 pour D, β et Re , il est nécessaire de
D
déterminer le coefficient de décharge pour chaque appareil de mesure par étalonnage conformément à
l’Article 7 sur toute la plage opérationnelle des nombres de Reynolds.
Les effets de Re , Ra/D et β sur C ne sont pas encore suffisamment connus pour que l’on puisse donner
D
des valeurs fiables de C en dehors des limites définies dans le présent document.
2
Se reporter à l’Annexe B pour plus d’informations concernant le paramètre traditionnel Kd , qui est lié
géométriquement au coefficient de décharge, C.
5.5.2 Coefficient de décharge du débitmètre à coin
Les débitmètres à coin ne peuvent être utilisés conformément au présent document que lorsque:
50 mm ≤ D ≤ 600 mm
0,377 ≤ β ≤ 0,791 (0,2 ≤ h/D ≤ 0,6)
4 6
1 × 10 ≤ Re ≤ 9 × 10
D
[5]
Dans ces conditions, le coefficient de décharge C d’un appareil de mesure non étalonné a pour valeur:
C = 0,77 – 0,09β
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5.6 Coefficient de détente, ε
Comme il n’existe aucune donnée ou équation relative au coefficient de détente pour les débitmètres à
coin, l’équation théorique de détente isentropique, indiquée par la Formule (5), est appliquée.
κ−1
()
2
4
κ κ
κτ 1−β 1−τ
ε = (5)
2
κ −1 1−τ
4
κ
1−βτ
Cette formule est généralement appliquée à des débitmètres à coin pour les gaz et vapeurs dont
l’exposant isentropique est connu.
Cependant, la formule n’est applicable que si p /p ≥ 0,75.
2 1
Les valeurs du coefficient de détente pour une gamme d’exposants isentropiques, de rapports de
pressions et de valeurs de β (et de rapports du coin) sont données à titre indicatif dans l’Annexe A.
5.7 Incertitude du coefficient de décharge, C
L’incertitude d’un débitmètre à coin non étalonné est relativement élevée comparée aux appareils
déprimogènes tels que les diaphragmes, tuyères et tubes de Venturi. Toutefois, si un étalonnage en débit
est réalisé conformément à l’Article 7, l’incertitude du coefficient de décharge est comparable à celle de
ces autres appareils. Par conséquent, pour les applications qui nécessitent une plus grande exactitude,
il est recommandé d’étalonner chaque débitmètre à coin sur toute la plage opérationnelle des nombres
de Reynolds comme cela est spécifié à l’Article 7.
'
[5]
U , l’incertit
...
Questions, Comments and Discussion
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