ISO 7145:1982
(Main)Determination of flowrate of fluids in closed conduits of circular cross-section — Method of velocity measurement at one point of the cross-section
Determination of flowrate of fluids in closed conduits of circular cross-section — Method of velocity measurement at one point of the cross-section
Specifies a method for the determination of the volume rate of flow of a single phase fluid of a substantially constant density (Mach number 0,25) under steady fully developed flow conditions in a closed conduit of circular cross-section running full by measurement of the flow velocity in a single point.
Détermination du débit des fluides dans les conduites fermées de section circulaire — Méthode par mesure de la vitesse en un seul point
La présente Norme internationale spécifie une méthode de détermination du débit-volume d'un fluide monophasique, incompressible ou pouvant être considéré comme tel (nombre de Mach La méthode spécifiée dans la présente Norme internationale n'est applicable que si les conditions suivantes sont remplies : a) La conduite doit présenter un tronçon rectiligne suffisamment long pour que l'on observe dans la section de mesure une répartition des vitesses correspondant à un écoulement établi en régime turbulent (voir 2.3.5). Le coefficient de perte de charge λ de la conduite ne doit pas être supérieur à 0,06. b) Le régime d'écoulement doit être turbulent et le nombre de Reynolds ReD doit être supérieur ou égal aux valeurs suivantes : Lorsque l'on mesure la vitesse sur l'axe de la conduite, l'écoulement doit être turbulent rugueux (voir 2.3.6). Le nombre de Reynolds ReD doit alors être supérieur ou égal aux valeurs suivantes : c) Les données expérimentales sur lesquelles repose la présente Norme internationale portent principalement sur les conduites de diamètre supérieur ou égal à 300 mm, mais il y a toutes raisons de penser que la méthode peut s'appliquer à des conduites de diamètre plus petit. d) En aucun point de la section de mesure, la direction de la vitesse locale ne doit faire un angle supérieur à 5° avec l'axe de la conduite. Cette condition peut être vérifiée soit avec la sonde utilisée pour les mesures, si sa conception le permet, soit avec une sonde de type différent. On peut admettre que si la condition requise est vérifiée pour un débit donné q, elle est également satisfaite dans la gamme de q/3 à 3q.
Determination of flowrate of fluids in closed conduits of circular cross-section - Method of velocity measurement at one point of the cross-section
General Information
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International Standard
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION~ME~YHAPOLHAfI OPrAHMJAUMR fl0 CTAH~APTM3A~WM.ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Determination of flowrate of fluids in closed conduits of
circular Cross-section - Method of velocity measurement
at one Point of the Cross-section
Determination du dtibit des fluides dans /es conduites fermkes de section circulaire
- Mktbode par mesure de Ia vitesse en un
seul poin t
First edition - 1982-09-15
UDC 532.57.082.25 : 532.542
Ref. No. ISO 71454982 (E)
Descriptors : flow measurement, determination, flowrate, flowmeter, velocity measurement.
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---------------------- Page: 1 ----------------------
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national Standards institutes (ISO member bodies). The work of developing Inter-
national Standards is carried out through ISO technical committees. Every member
body interested in a subject for which a technical committee has been set up 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.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the ISO Council.
International Standard ISO 7145 was developed by Technical Committee ISO/TC 30,
Measurement of fluid flow in closed conduits, and was circulated to the member
bodies in April 1981.
lt has been approved by the member bodies of the following countries :
Portugal
Australia Italy
Belgium Romania
Japan
Czechoslovakia Korea, Dem. P. Rep. of South Africa, Rep. of
United Kingdom
Egypt, Arab Rep. of Korea, Rep. of
France USSR
Netherlands
India Norway
bodies of the followi ng cou n tries expressed disapproval of the docu ment
The member
on technical grounds :
Germany, F. R.
USA
0 International Organkation for Standardkation, 1982
Printed in Switzerland
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
Contents
Page
1 Scope and field of application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Symbols and definitions . . . . . . . . . . . . . . . I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Principle.
4 Procedure.
5 Uncertainties of measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Annexes
A Determination of the transverse velocity gradient at the Point of mean axial
velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
B Example of calculation of the uncertainty of a flow measurement when the
primary device is placed at the Point of mean axial velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
C Example of calculation of the uncertainty of a flow measurement when the
10
orimarv device is placed on the axis of the conduit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
Ill
---------------------- Page: 3 ----------------------
This page intentionally leff blank
---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD
ISO 71464982 (E)
Determination of flowrate of fluids in closed conduits of
circular Cross-section - Method of velocity measurement
at one Point of the Cross-section
1 Scope and field of application c) The experimental data on which this International Stan-
dard is based principally relate to conduits of diameter equal
to or greater than 300 mm, but there is every reason to
1.1 Scope
believe that the method tan be applied to conduits of
smaller diameter.
This International Standard specifies a method for the deter-
mination of the volume rate of flow of a Single Phase fluid of a
d) In any Point of the measuring Cross-section, the angle
substantially constant density (Mach number < 0,25) under
between the direction of local velocity and the axis should
steady fully developed flow conditions in a closed conduit of
not exceed 5O.
circular Cross-section running full by measurement of the flow
velocity in a Single Point.
This condition tan be verified either with the probe used for
the measurements, if the design permits this, or with a dif-
The method provides for the possibility of placing the primary
ferent type of probe. lt tan be assumed that if the condition
velocity measuring device either at the Point where it is
required is verified for a given flow q, then this condition is
assumed the mean axial velocity prevails, i.e. at a distance of
also met within the range q/3 to 3q.
0,242 R from the wall of the conduit (R being the radius of the
conduit), or on the axis of the conduit.
1.3 Accuracy of the method
If there are doubts about the symmetry of the flow it is ad-
As a guide, it tan be considered that determination of flow
visable to use at least two measuring Points located sym-
from velocity measurement at a Single Point, carried out in
metrically on one circumference at the distance from the wall
accordance with the requirements of this International Stan-
specif ied a bove.
dard, will lead to an uncertainty (at a confidence level of 95 %)
not exceeding + 3 %. However, the uncertainty on the flow
1.2 Field of application
shall be calculated for each individual application of this Inter-
national Standard depending on the type of primary device, on
The method specified in this International Standard does not
the method of use and if necessary, on the method of calibra-
apply unless the following conditions have been fulfilled :
tion as well as on the measuring conditions.
a) The conduit shall have a straight length sufficiently long
so that, in the measuring section, a distribution of velocities
2 Symbols and definitions
corresponding to fully developed turbulent flow tan be
observed (sec 2.3.5).
2.1 References
Hydraulic resistance coefficient il of the conduit should not
The vocabulary and Symbols used in this International Standard
exceed 0,06.
are defined in the following International Standards :
b) The flow must be turbulent and the Reynolds number,
ISO 3354, Measurement of clean water flow in closed con-
ReD, should exceed or be equal to the following values :
duits - Velocity-area method using current-meters.
ISO 3966, Measurement of fluid flow in closed conduits -
0,Ol
A > 0,03 0,025 1 0,02
I- I 1 1 I
Velocity-area method using pitot-static tubes.
104 106
13x104 1 105
I I
ISO 4006, Measurement of flow of fluids in closed conduits -
Vocabulary and Symbols.
When the velocity is measured on the conduit axis, the flow
should be in fully rough turbulent regime (sec 2.3.6). The
ISO 5168, Measurement of fluid flow - Estimation of uncer-
Reynolds number, ReD, should then exceed or be equal to :
tainty of a flow-ra te measuremen t.
The definitions appearing in 2.3 are given only for terms used in
A o,m 0,05 0,04 0,03 0,025 0,02 0,Ol
a special sense for which it would seem useful to repeat the
ReD 3x 104 5~ 104 105 3~ 105 5~ 105
106 5~ 107
definition of meaning.
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 71454982 (E)
2.2 Symbols
I
Dimensiond SI units
Symbol Quantity
m*
L*
A Area of the Cross-section of the conduit
L m
a Height of any high spot or protrusion on the external wall of the conduit
L m
D Diameter of the conduit
m
L
d Diameter of the active part of the primary device
2)
2)
e Uncertainty, as an absolute value
- -
E Uncertainty, as a relative value
m
L
k Uniform equivalent roughness
L m
P External perimeter of the conduit
L3T-’ m3/s
Volume flow rate
4V
L m
R Radius of the conduit
UD
- -
Reynolds number, Re* = -
ReLl
V
2) 2)
Standard deviation
S
j
LT-’ mls
u Mean axial velocity
A
LT-’ mls
U* Friction velocity, u* = U
c 8
mls
LT-’
V Local fluid velocity
LT-’
mls
Local velocity at centre of conduit
vO
- -
V* Local non dimensional velocity, v* = G
m
L
Distance from one measurement Point to the wall
Y
-
-
Non dimensional distance from one measurement Point to the Wall, y* = s
Y”
- -
Universal coefficient of head loss as defined by the formula
il
L 1
Ap = AZ x T~U2
where Ap is the pressure drop on the tube length L and Q is the fluid density
m*/s
L*T-’
V Kinematic viscosity of the fluid
L=
1) length, T = time
2) The dimensions and units arc those of the quantity to which the Symbol refers, and which will be indicated by an index.
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 71464982 (EI
2.3 Definitions 3.2 Measurement at the Point of mean axial
velocity
2.3.1 primary velocity measuring device : Any device that
From a large number of experimental results it has been possible
changes a local flow velocity into a physical quantity suitable
to establish that under turbulent conditions and within the limits
for measurement (for example, differential pressure, frequency
indicated in 1.2 the Position of the circle centred on the pipe axis
of an electric Signal, etc. 1.
at which the local velocity is equal to the mean axial velocity
remains fixed as the flowrate changes, and is the same for
NOTE - Throughout the rest of this document, the expression
any Pipe. This circle is at a distance from the wall
“primary device” is used instead of “primary velocity measurement
= (0,242 + 0,013) R, R being the radius of the cross-
Yl
device ”.
section.
The principle of the method therefore consists of :
2.3.2 measuring Point : Any Point where the local velocity
of the flow is measured.
a) Selecting a measurement Cross-section (see 4.1).
Measuring the dimensions of this Cross-section in Order
b)
umetric flowrate
2.3.3 mean axial velocity : Ratio of the vol
to obtain its area A (see 4.2).
section
and the area of the measuring
c) Selecting, at the above-mentioned distance from the
Yl
qF/ Wall, the Point of measurement of velocity (sec 4. 4.1).
U=-Ä-
d) Measuring the local velocity v1 of the flow, according to
the special conditions required by the primary device used
2.3.4 Point of mean axial velocity : In a Cross-section of
(sec 4.3).
the conduit this is a Point where the local velocity of the flow is
e) Calculating the volume rate of flow equal to the product
equal to the mean axial velocity.
of the Cross-sectional area and the measured velocity (vl)
taken as being the mean axial velocity (U) :
2.3.5 fully developed flow : The flow in which the distribu-
tion of velocities does not Change from one Cross-section to
=AxW=Axv’
4V
another. lt is generally obtained at the outlet of a straight length
of conduit of sufficient length (see 4.1). f) Determining the uncertainty associated with this flow
measurement (sec clause 5).
2.3.6 fully rough turbulent flow : In a conduit of given
3.3 Measurement on the axis of the conduit
relative roughness, this occurs when the hydraulic resistance
coefficient is independant of the Reynolds number and may be
If the above method cannot be applied, the local velocity of the
assumed to be present when
flow tan be measured at the centre of the measurement cross-
section on the axis of the conduit. However, it is then
1
necessary to carry out calibrations by previous determination of
Ree > 500 x lO*fi
the ratio U/vo of the mean axial velocity at the velocity at the
centre. This ratio remains approximately constant for a given
or
pipe in fully rough turbulent conditions.
The principle of the method therefore consists of :
D
ReD > 1850~
a) Selecting a measurement Cross-section (see 4.1).
b) Measuring the dimensions of this Cross-section in Order
to obtain its area A (sec 4.2).
3 Principle
c) Measuring the local velocity of flow at the centre of the
Cross-section vo, in accordance with the special conditions
3.1 General
required by the primary device used (sec 4.3).
d) Calculating the mean axial velocity Uby multiplying the
The principle of the determination of flow by measurement of
velocity measured at centre v. by the previously determined
the local velocity at a Single Point is based on the existente of
calibration coefficient (see 4.4.2).
laws applicable to all conduits, provided that all Parameters
remain within the limits indicated in 1.2, which relate the value
e) Calculating the volume rate of flow equal to the product
of the local velocity at a given Point in the Cross-section to the
of the Cross-sectional area the mean axial velocity :
and
value of the mean axial velocity in this section.
=AxU=Axvox
Two variants on this method, which differ in the Position of the
4V
measuring Point, are described in 3.2 and 3.3. lt should
however be emphasized that these two methods are not
f) Determining the uncertainty associated with this flow
equivalent as the second one requires previous calibrations.
measurement (see section 5).
3
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ISO 7145-1982 (E)
If this method is used, the extemal surface of the conduit shall
4 Procedure
have any roughness carefully removed. If there are any local
highspots such as welding beads, a correction AP calculated
4.1 Selection of the measurement Cross-section
for each highspot from the following formula is subtracted from
the measured value for the perimeter :
The measurement Cross-section shall be situated on a straight
length of the conduit. In Order to have the best Chance of a fully
developed flow, the length of the straight section upstream
from the measurement Cross-section shall be as large as possi-
ble and in all cases at least equal to the values specified in the
where a is the height of the highspot.
table below :
This method cannot be used when the number and Position of
the protrusions does not allow the measuring tape to contact
Minimum upstream straight length”
the spaces between the protrusions or when the height of any
Type of disturbance
For a For a
upstream from the
protrusion exceeds 1 % of the pipe diameter.
measurement at measurement on
measuring
the axis of
the Point of
Cross-section
mean axial velocity the conduit
4.3 Specifications regarding the primary device
90° elbow or a
25
t-bend 50
4.3.1 Choice of the primary device and its support
Several 9o” coplanar
bends 50 25
The primary device shall be Chosen taking account of the pro-
Several 90° non-
perties of the fluid measured and the possible presence of
50
coplanar bends 80
matter in Solution or Suspension. The method of fixing shall be
Total angle con-
examined taking into account the possible interference bet-
vergent 18 to 36O 30 IO
ween the support and primary device (effects on calibration,
Total angle divergent
blockage effect), and in Order that there is no likelihood of
14 to 28O 55 25
Vibration throughout the range of flows being considered.
opened butterfly
Fully
25
va Ive 45
The primary device will normally be a current-meter or pitot-
Fully opened
static tube; in these cases it shall be installed and used in accor-
va Ive 30 15
dance with the requirements of the appropriate Standard
*
(ISO 3354 and ISO 3966 respectively) unless specific relaxa-
Expressed in multiples of the diameter of the conduit.
tions are permitted in this International Standard. Other
primary devices for measuring local velocity cannot be used
Downstream from the measurement Cross-section, the straight
unless it has been verified that they are completely satisfactory
length shall be at least equal to five duct diameters whatever
for the measuring conditions by means of a calibration carried
the type of disturbance.
out either in situ or in similar flow and installation conditions.
This calibration must permit an uncertainty of no greater than
4.2 Determination of the area of the
21 1 % in the local velocity measurements.
measurement Cross-section
4.3.2 Dimensional limitations
4.2.1 Calculation of the area from the mean diameter
The effects of the transverse gradient of velocities and the
Normally the area of the measurement Cross-section shall be
blockage effect due to the primary device and its support result
calculated from the mean diameter of the conduit which is
in dimensional limitations in the equipment used.
taken to be equal to the arithmetic mean of measurements
made on four diameters of the Cross-section at approximately
In the case of a pitot tube placed at the Point of mean axial
equal angles to each other. If the differente between the length
velocity, the ratio between the diameter of the head and the
of two consecutive diameters is greater than 0,5 %, the
diameter of the conduit shall not exceed 0,OZ. If the pitot tube
number of diameters measured shall be doubled.
is placed on the axis of the conduit, this ratio may, if necessary,
rise to 0,06.
4.2.2 Calculation of the area from the perimeter
In the case of a current meter, the ratio between the diameter
If there is no possibility of directly measuring the inside
of the Propeller and the diameter of the conduit shall not
diameter of the conduit, it is allowed to determine the area of
exceed 0,ll whatever the Position of measurement.
the measurement Cross-section by measuring the external
perimeter P if necessary corrected with AP defined below
while taking account of the thickness of the wall e, from the
44 . Determination of the mean axial velocity
equation :
The local velocity measu rements and the corrections applied to
2
them must be car
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 7145:1996
01-november-1996
Determination of flowrate of fluids in closed conduits of circular cross-section -
Method of velocity measurement at one point of the cross-section
Determination of flowrate of fluids in closed conduits of circular cross-section -- Method
of velocity measurement at one point of the cross-section
Détermination du débit des fluides dans les conduites fermées de section circulaire --
Méthode par mesure de la vitesse en un seul point
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 7145:1982
ICS:
17.120.10 Pretok v zaprtih vodih Flow in closed conduits
SIST ISO 7145:1996 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
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SIST ISO 7145:1996
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circular Cross-section - Method of velocity measurement
at one Point of the Cross-section
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Descriptors : flow measurement, determination, flowrate, flowmeter, velocity measurement.
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ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national Standards institutes (ISO member bodies). The work of developing Inter-
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right to be represented on that committee. International organizations, governmental
and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
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Measurement of fluid flow in closed conduits, and was circulated to the member
bodies in April 1981.
lt has been approved by the member bodies of the following countries :
Portugal
Australia Italy
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Czechoslovakia Korea, Dem. P. Rep. of South Africa, Rep. of
United Kingdom
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France USSR
Netherlands
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The member
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Printed in Switzerland
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Contents
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1 Scope and field of application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Symbols and definitions . . . . . . . . . . . . . . . I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Principle.
4 Procedure.
5 Uncertainties of measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Annexes
A Determination of the transverse velocity gradient at the Point of mean axial
velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
B Example of calculation of the uncertainty of a flow measurement when the
primary device is placed at the Point of mean axial velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
C Example of calculation of the uncertainty of a flow measurement when the
10
orimarv device is placed on the axis of the conduit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
Ill
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Determination of flowrate of fluids in closed conduits of
circular Cross-section - Method of velocity measurement
at one Point of the Cross-section
1 Scope and field of application c) The experimental data on which this International Stan-
dard is based principally relate to conduits of diameter equal
to or greater than 300 mm, but there is every reason to
1.1 Scope
believe that the method tan be applied to conduits of
smaller diameter.
This International Standard specifies a method for the deter-
mination of the volume rate of flow of a Single Phase fluid of a
d) In any Point of the measuring Cross-section, the angle
substantially constant density (Mach number < 0,25) under
between the direction of local velocity and the axis should
steady fully developed flow conditions in a closed conduit of
not exceed 5O.
circular Cross-section running full by measurement of the flow
velocity in a Single Point.
This condition tan be verified either with the probe used for
the measurements, if the design permits this, or with a dif-
The method provides for the possibility of placing the primary
ferent type of probe. lt tan be assumed that if the condition
velocity measuring device either at the Point where it is
required is verified for a given flow q, then this condition is
assumed the mean axial velocity prevails, i.e. at a distance of
also met within the range q/3 to 3q.
0,242 R from the wall of the conduit (R being the radius of the
conduit), or on the axis of the conduit.
1.3 Accuracy of the method
If there are doubts about the symmetry of the flow it is ad-
As a guide, it tan be considered that determination of flow
visable to use at least two measuring Points located sym-
from velocity measurement at a Single Point, carried out in
metrically on one circumference at the distance from the wall
accordance with the requirements of this International Stan-
specif ied a bove.
dard, will lead to an uncertainty (at a confidence level of 95 %)
not exceeding + 3 %. However, the uncertainty on the flow
1.2 Field of application
shall be calculated for each individual application of this Inter-
national Standard depending on the type of primary device, on
The method specified in this International Standard does not
the method of use and if necessary, on the method of calibra-
apply unless the following conditions have been fulfilled :
tion as well as on the measuring conditions.
a) The conduit shall have a straight length sufficiently long
so that, in the measuring section, a distribution of velocities
2 Symbols and definitions
corresponding to fully developed turbulent flow tan be
observed (sec 2.3.5).
2.1 References
Hydraulic resistance coefficient il of the conduit should not
The vocabulary and Symbols used in this International Standard
exceed 0,06.
are defined in the following International Standards :
b) The flow must be turbulent and the Reynolds number,
ISO 3354, Measurement of clean water flow in closed con-
ReD, should exceed or be equal to the following values :
duits - Velocity-area method using current-meters.
ISO 3966, Measurement of fluid flow in closed conduits -
0,Ol
A > 0,03 0,025 1 0,02
I- I 1 1 I
Velocity-area method using pitot-static tubes.
104 106
13x104 1 105
I I
ISO 4006, Measurement of flow of fluids in closed conduits -
Vocabulary and Symbols.
When the velocity is measured on the conduit axis, the flow
should be in fully rough turbulent regime (sec 2.3.6). The
ISO 5168, Measurement of fluid flow - Estimation of uncer-
Reynolds number, ReD, should then exceed or be equal to :
tainty of a flow-ra te measuremen t.
The definitions appearing in 2.3 are given only for terms used in
A o,m 0,05 0,04 0,03 0,025 0,02 0,Ol
a special sense for which it would seem useful to repeat the
ReD 3x 104 5~ 104 105 3~ 105 5~ 105
106 5~ 107
definition of meaning.
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ISO 71454982 (E)
2.2 Symbols
I
Dimensiond SI units
Symbol Quantity
m*
L*
A Area of the Cross-section of the conduit
L m
a Height of any high spot or protrusion on the external wall of the conduit
L m
D Diameter of the conduit
m
L
d Diameter of the active part of the primary device
2)
2)
e Uncertainty, as an absolute value
- -
E Uncertainty, as a relative value
m
L
k Uniform equivalent roughness
L m
P External perimeter of the conduit
L3T-’ m3/s
Volume flow rate
4V
L m
R Radius of the conduit
UD
- -
Reynolds number, Re* = -
ReLl
V
2) 2)
Standard deviation
S
j
LT-’ mls
u Mean axial velocity
A
LT-’ mls
U* Friction velocity, u* = U
c 8
mls
LT-’
V Local fluid velocity
LT-’
mls
Local velocity at centre of conduit
vO
- -
V* Local non dimensional velocity, v* = G
m
L
Distance from one measurement Point to the wall
Y
-
-
Non dimensional distance from one measurement Point to the Wall, y* = s
Y”
- -
Universal coefficient of head loss as defined by the formula
il
L 1
Ap = AZ x T~U2
where Ap is the pressure drop on the tube length L and Q is the fluid density
m*/s
L*T-’
V Kinematic viscosity of the fluid
L=
1) length, T = time
2) The dimensions and units arc those of the quantity to which the Symbol refers, and which will be indicated by an index.
2
---------------------- Page: 8 ----------------------
SIST ISO 7145:1996
ISO 71464982 (EI
2.3 Definitions 3.2 Measurement at the Point of mean axial
velocity
2.3.1 primary velocity measuring device : Any device that
From a large number of experimental results it has been possible
changes a local flow velocity into a physical quantity suitable
to establish that under turbulent conditions and within the limits
for measurement (for example, differential pressure, frequency
indicated in 1.2 the Position of the circle centred on the pipe axis
of an electric Signal, etc. 1.
at which the local velocity is equal to the mean axial velocity
remains fixed as the flowrate changes, and is the same for
NOTE - Throughout the rest of this document, the expression
any Pipe. This circle is at a distance from the wall
“primary device” is used instead of “primary velocity measurement
= (0,242 + 0,013) R, R being the radius of the cross-
Yl
device ”.
section.
The principle of the method therefore consists of :
2.3.2 measuring Point : Any Point where the local velocity
of the flow is measured.
a) Selecting a measurement Cross-section (see 4.1).
Measuring the dimensions of this Cross-section in Order
b)
umetric flowrate
2.3.3 mean axial velocity : Ratio of the vol
to obtain its area A (see 4.2).
section
and the area of the measuring
c) Selecting, at the above-mentioned distance from the
Yl
qF/ Wall, the Point of measurement of velocity (sec 4. 4.1).
U=-Ä-
d) Measuring the local velocity v1 of the flow, according to
the special conditions required by the primary device used
2.3.4 Point of mean axial velocity : In a Cross-section of
(sec 4.3).
the conduit this is a Point where the local velocity of the flow is
e) Calculating the volume rate of flow equal to the product
equal to the mean axial velocity.
of the Cross-sectional area and the measured velocity (vl)
taken as being the mean axial velocity (U) :
2.3.5 fully developed flow : The flow in which the distribu-
tion of velocities does not Change from one Cross-section to
=AxW=Axv’
4V
another. lt is generally obtained at the outlet of a straight length
of conduit of sufficient length (see 4.1). f) Determining the uncertainty associated with this flow
measurement (sec clause 5).
2.3.6 fully rough turbulent flow : In a conduit of given
3.3 Measurement on the axis of the conduit
relative roughness, this occurs when the hydraulic resistance
coefficient is independant of the Reynolds number and may be
If the above method cannot be applied, the local velocity of the
assumed to be present when
flow tan be measured at the centre of the measurement cross-
section on the axis of the conduit. However, it is then
1
necessary to carry out calibrations by previous determination of
Ree > 500 x lO*fi
the ratio U/vo of the mean axial velocity at the velocity at the
centre. This ratio remains approximately constant for a given
or
pipe in fully rough turbulent conditions.
The principle of the method therefore consists of :
D
ReD > 1850~
a) Selecting a measurement Cross-section (see 4.1).
b) Measuring the dimensions of this Cross-section in Order
to obtain its area A (sec 4.2).
3 Principle
c) Measuring the local velocity of flow at the centre of the
Cross-section vo, in accordance with the special conditions
3.1 General
required by the primary device used (sec 4.3).
d) Calculating the mean axial velocity Uby multiplying the
The principle of the determination of flow by measurement of
velocity measured at centre v. by the previously determined
the local velocity at a Single Point is based on the existente of
calibration coefficient (see 4.4.2).
laws applicable to all conduits, provided that all Parameters
remain within the limits indicated in 1.2, which relate the value
e) Calculating the volume rate of flow equal to the product
of the local velocity at a given Point in the Cross-section to the
of the Cross-sectional area the mean axial velocity :
and
value of the mean axial velocity in this section.
=AxU=Axvox
Two variants on this method, which differ in the Position of the
4V
measuring Point, are described in 3.2 and 3.3. lt should
however be emphasized that these two methods are not
f) Determining the uncertainty associated with this flow
equivalent as the second one requires previous calibrations.
measurement (see section 5).
3
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SIST ISO 7145:1996
ISO 7145-1982 (E)
If this method is used, the extemal surface of the conduit shall
4 Procedure
have any roughness carefully removed. If there are any local
highspots such as welding beads, a correction AP calculated
4.1 Selection of the measurement Cross-section
for each highspot from the following formula is subtracted from
the measured value for the perimeter :
The measurement Cross-section shall be situated on a straight
length of the conduit. In Order to have the best Chance of a fully
developed flow, the length of the straight section upstream
from the measurement Cross-section shall be as large as possi-
ble and in all cases at least equal to the values specified in the
where a is the height of the highspot.
table below :
This method cannot be used when the number and Position of
the protrusions does not allow the measuring tape to contact
Minimum upstream straight length”
the spaces between the protrusions or when the height of any
Type of disturbance
For a For a
upstream from the
protrusion exceeds 1 % of the pipe diameter.
measurement at measurement on
measuring
the axis of
the Point of
Cross-section
mean axial velocity the conduit
4.3 Specifications regarding the primary device
90° elbow or a
25
t-bend 50
4.3.1 Choice of the primary device and its support
Several 9o” coplanar
bends 50 25
The primary device shall be Chosen taking account of the pro-
Several 90° non-
perties of the fluid measured and the possible presence of
50
coplanar bends 80
matter in Solution or Suspension. The method of fixing shall be
Total angle con-
examined taking into account the possible interference bet-
vergent 18 to 36O 30 IO
ween the support and primary device (effects on calibration,
Total angle divergent
blockage effect), and in Order that there is no likelihood of
14 to 28O 55 25
Vibration throughout the range of flows being considered.
opened butterfly
Fully
25
va Ive 45
The primary device will normally be a current-meter or pitot-
Fully opened
static tube; in these cases it shall be installed and used in accor-
va Ive 30 15
dance with the requirements of the appropriate Standard
*
(ISO 3354 and ISO 3966 respectively) unless specific relaxa-
Expressed in multiples of the diameter of the conduit.
tions are permitted in this International Standard. Other
primary devices for measuring local velocity cannot be used
Downstream from the measurement Cross-section, the straight
unless it has been verified that they are completely satisfactory
length shall be at least equal to five duct diameters whatever
for the measuring conditions by means of a calibration carried
the type of disturbance.
out either in situ or in similar flow and installation conditions.
This calibration must permit an uncertainty of no greater than
4.2 Determination of the area of the
21 1 % in the local velocity measurements.
measurement Cross-section
4.3.2 Dimensional limitations
4.2.1 Calculation of the area from the mean diameter
The effects of the transverse gradient of velocities and the
Normally the area of the measurement Cross-section shall be
blockage effect due to the primary device and its support result
calculated from the mean diameter of the conduit which is
in dimensional limitations in the equipment used.
taken to be equal to the arithmetic mean of measurements
made on four diameters of the Cross-section at approximately
In the case of a pitot tube placed at the Point of mean axial
equal angles to each other. If the differente between the length
velocity, the ratio between the diameter of the head and the
of two consecutive diameters is greater than 0,5 %, the
diameter of the conduit shall not exceed 0,OZ. If the pitot tube
number of diameters measured shall be doubled.
is placed on the axis of the conduit, this ratio may, if necessary,
rise to 0,06.
4.2.2 Calculation of the area from the perimeter
In the case of a current meter, the ratio between the diameter
If there is no possibility of directly measuring the inside
of th
...
Norme internationale
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATIONWlE)I(AYHAPO~HAR OPrAHM3Al@lR fl0 CTAHJ.lAPTM3ALWl~RGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Détermination du débit des fluides dans les conduites
fermées de section circulaire - Méthode par mesure de la
vitesse en un seul point
Determination of flowrate of fluids in closed conduits of circular cross-section
- Method of velocity measurement at one point
of the cross-section
Première édition - 1982-09-15
CDU 532.57.082.25 : 532.542
Réf. no : ISO 71454982 (FI
Descripteurs : mesurage de débit, détermination, débit, débitmètre, mesurage de vitesse.
Prix basé sur Il pages
---------------------- Page: 1 ----------------------
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 confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I’ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO.
La Norme internationale ISO 7145 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 30,
Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées, et a été soumise aux comités
membres en avril 1981.
Les comités membres des pays suivants l’ont approuvée : ’
Afrique du Sud, Rép. d’ France Portugal
Australie Inde Roumanie
Royaume-Uni
Belgique Italie
Corée, Rép. de Tchécoslovaquie
Japon
Corée, Rép. dém. p. de Norvège URSS
Égypte, Rép. arabe d’ Pays-Bas
Les comités membres des suivants l’ont désapprouvée pour raisons
pays
techniques :
Allemagne, R. F.
USA
0 Organisation internationale de normalisation, 1982
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
Sommaire
Page
1
1 Objet et domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Symboles et définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3
4
4 Modeopératoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 Incertitudes des mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Annexes
A Détermination du gradient transversal de vitesse au point de vitesse débitante 8
B Exemple de calcul dé l’erreur limite d’une mesure de débit lorsque l’élément
primaire est placé au point de vitesse débitante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
C Exemple de calcul de l’erreur limite d’une mesure de débit lorsque l’élément
primaire est placé sur l’axe de la conduite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
---------------------- Page: 3 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 71454982 (FI
Détermination du débit des fluides dans les conduites
fermées de section circulaire Méthode par mesure de la
vitesse en un seul point
c) Les données expérimentales sur lesquelles repose la
1 Objet et domaine d’application
présente Norme internationale portent principalement sur
les conduites de diamètre supérieur ou égal à 300 mm, mais
1.1 Objet
il y a toutes raisons de penser que la méthode peut s’appli-
La présente Norme internationale spécifie une méthode de
quer à des conduites de diamètre plus petit.
détermination du débit-volume d’un fluide monophasique,
d) En aucun point de la section de mesure, la direction de
incompressible ou pouvant être considéré comme tel (nombre
la vitesse locale ne doit faire un angle supérieur à 5O avec
de Mach < 0,251, en écoulement permanent pleinement établi
l’axe de la conduite.
dans une conduite fermée de section droite circulaire et com-
plètement remplie par le fluide, par mesure de la vitesse d’écou-
Cette condition peut être vérifiée soit avec la sonde utilisée
lement en un seul point.
pour les mesures, si sa conception le permet, soit avec une
sonde de type différent. On peut admettre que si la condi-
La méthode prévoit la possibilité de placer l’élément primaire de
tion requise est vérifiée pour un débit donné 4, elle est éga-
mesure de la vitesse soit au point présumé où règne la vitesse
lement satisfaite dans la gamme de q/3 à 3q.
débitante, c’est-à-dire à une distance de 0,242 R de la paroi de
la conduite (R étant le rayon de la conduite), soit sur l’axe de la
1.3 Précision de la méthode
conduite.
À titre indicatif, on peut estimer que la détermination du débit à
Lorsqu’il peut y avoir doute sur la symétrie de l’écoulement, il
partir d’une mesure de vitesse en un seul point, faite conformé-
est souhaitable d’utiliser au moins deux points de mesure régu-
ment aux exigences de la présente Norme internationale peut
lièrement répartis sur une même circonférence, à la distance de
conduire à une erreur limite (au niveau de confiance de 95 %)
la paroi définie ci-dessus.
ne dépassant pas + 3 %. ‘Toutefois, l’erreur limite sur le débit
doit être calculée dans chaque cas particulier d’application de la
1.2 Domaine d’application
présente Norme internationale en fonction du type d’élément
primaire, de son mode d’utilisation et, le cas échéant, de sa
La méthode spécifiée dans la présente Norme internationale
méthode d’étalonnage ainsi que des conditions de mesure.
n’est applicable que si les conditions suivantes sont remplies :
a) La conduite doit présenter un troncon rectiligne suffi-
2 Symboles et définitions
samment long pour que l’on observe dans la section de
mesure une répartition des vitesses correspondant à un
2.1 Références
écoulement établi en régime turbulent (voir 2.3.5).
Le vocabulaire et les symboles utilisés dans la présente Norme
Le coefficient de perte de charge Â. de la conduite ne doit
internationale sont définis dans les Normes internationales sui-
pas être supérieur à 0,06.
vantes :
b) Le régime d’écoulement doit être turbulent et le nombre
ISO 3354, Mesure du débit d’eau propre dans les conduites
de Reynolds Re, doit être supérieur ou égal aux valeurs sui-
fermées - Méthodes d’exploration du champ des vitesses au
vantes :
moyen de moulinets.
ISO 3966, Mesure du débit des fluides dans les conduites
ReD A > 104 0,03 3 0,025 x 104 ;;: 1 " 1
fermées - Méthode d’exploration du champ des vitesses au
moyen de tubes de Pitot doubles.
ISO 4006, Mesure de débit des fluides dans les conduites
Lorsque l’on mesure la vitesse sur l’axe de la conduite,
fermées - Vocabulaire et symboles.
l’écoulement doit être turbulent rugueux (voir 2.3.6). Le
nombre de Reynolds Re, doit alors être supérieur ou égal
ISO 5168, Mesure de débit des fluides -. Calcul de l’erreur
aux valeurs suivantes :
limite sur une mesure de débit.
Les définitions qui figurent en 2.3 ne sont données que pour
 or= 0,05 0,04 0,03 0,025 0,02 0,Ol
des termes employés dans un sens spécial dont il semble utile
ReD 3x104 5x 104 105 3x105 5x 105 106 5x 107
de rappeler la signification.
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 7145-1982 (F)
2.2 Symboles
Dimensionsl) Unité SI
Symbole Grandeur
Aire de la section transversale de la conduite L2 m2
A
L
a Hauteur d’une saillie sur la paroi extérieure de la conduite
D Diamètre de la conduite L
Diamètre de la partie active de l’élément primaire L
d
2)
e Erreur limite, en valeur absolue
E Erreur limite, en valeur relative sans
L m
k Rugosité uniforme équivalente
P Périmètre extérieur de la conduite L m
L3T-’ m3/s
Débit-volume
4V
R Rayon de la conduite L m
UD
Nombre de Reynolds, ReD = - sans
ReD
V
2) 2)
s Écart- type
u Vitesse débitante LT-’ mis
A.
u* Vitesse de frottement, U* = W LT-’ mis
r
8
V Vitesse locale du fluide LT-’ mis
LT-’
Vitesse locale au centre de la conduite
mis
vO
V* Vitesse locale adimensionnelle, v* = v sans
u
Distance d’un point de mesure à la paroi L m
Y
Y
Distance adimensionnelle d’un point de mesure à la paroi, y* = R sans
Y”
 Coefficient universel de perte de charge défini par la formule
sans
où Ap est la perte de pression dans une longueur L de la conduite et ,Q est la
masse volumique du fluide
V Viscosité cinématique du fluide L2T-’ m2/s
1) L= longueur, T = temps
2) Les dimensions et les unités sont celles de la grandeur à laquelle le symbole se rapporte, et qui sera précisée par un indice.
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 71454982 (FI
3.2 Mesure au point de vitesse débitante
2.3 Définitions
Sur la base d’un nombre important de résultats expérimentaux,
2.3.1 élément primaire de mesure de vitesse : Tout dispo-
on a pu établir qu’en régime turbulent et dans les limites indi-
sitif transformant une vitesse locale de l’écoulement en gran-
quées en 1.2, le rayon relatif du cercle sur lequel la vitesse
deur physique commode à mesurer (par exemple : pression dif-
locale est égale à la vitesse débitante reste fixe lorsque le débit
férentielle, fréquence d’un signal électrique, etc.).
varie et quelle que soit la conduite. Ce cercle est situé à une dis-
tance de la paroi y,
= (0,242 + 0,013) R, R étant le rayon de
NOTE - Par la suite, tout au long de ce document, on utilisera simple-
la section droite.
ment l’expression «élément primaire» au lieu de «élément primaire de
mesure de vitesse».
Le principe de la méthode consiste alors :
a) À choisir une section de mesure (voir 4.1).
mesure la vitesse
2.3.2 point de mesure : Tout point où l’on
locale de l’écoulement.
b) À mesurer les dimensions de cette section afin d’obte-
nir son aire A (voir 4.2).
2.3.3 vitesse débitante : Rapport du débit-volume à l’aire de
À choisir, à la distance y, de la paroi indiq
cl uée ci-dessus,
la section de mesurage, soit
le point de mesure de la vitesse (voir 4.4.1).
d) À mesurer la vitesse locale v, de l’écoulement, confor-
mément aux prescriptions particulières requises par I’élé-
ment primaire utilisé (voir 4.3).
2.3.4 point de vitesse débitante : Dans une section droite
e) À calculer le débit-volume, égal au produit de l’aire de la
de la conduite, point où la vitesse locale de l’écoulement est
section par la vitesse mesurée (v,) considérée comme étant
égale à la vitesse débitante.
la vitesse débitante (U) :
=AxU=Axv,
2.3.5 écoulement pleinement établi : Écoulement dans
4V
lequel la répartition des vitesses est invariable d’une section
f) À déterminer l’erreur limite attachée à cette mesure de
droite à l’autre. II est généralement obtenu à la sortie d’un tron-
débit (voir chapitre 5).
con rectiligne de conduite d’une longueur suffisante (voir 4.1).
3.3 Mesure sur l’axe de la conduite
2.3.6 régime turbulent rugueux : Régime d’écoulement
pour lequel, dans une conduite de rugosité relative donnée, le
Lorsque la méthode précédente ne peut pas être appliquée, on
coefficient universel de perte de charge est indépendant du
peut mesurer la vitesse locale de l’écoulement au centre de la
nombre de Reynolds. On considère qu’il en est ainsi lorsque :
section de mesure, sur l’axe de la conduite. Cependant, il est
alors nécessaire de procéder à un étalonnage en déterminant au
préalable le rapport U/vO de la vitesse débitante à la vitesse au
centre. Ce rapport reste sensiblement constant en régime tur-
ReD > 500 x 102fi
bulent rugueux dans une conduite donnée.
ou
Le principe de la méthode consiste alors :
D
À choisir une section de mesure (voir 4.1).
Re,, > 18507 a)
b) À mesurer les dimensions de cette section afin d’obte-
nir son aire A (voir 4.2).
3 Principe
c) À mesurer la vitesse locale de l’écoulement au centre de
la section, vo, conformément aux prescriptions particulières
requises par l’élément primaire utilisé (voir 4.3).
3.1 Généralités
d) À calculer la vitesse débitante, U, en multipliant la
Le principe de la détermination du débit à partir de la mesure de
vitesse mesurée au centre, vo, par le coefficient d’étalon-
la vitesse locale en un seul point repose sur l’existence de lois
nage préalablement déterminé (voir 4.4.2).
valables pour toutes les conduites, dans la mesure où tous les
paramètres restent dans les limites indiquées en 1.2, qui relient
e) À calculer le débit-volume, égal uit de l’aire de la
au prod
la valeur de la vitesse locale en un point déterminé d’une sec-
section par la vitesse débitante :
tion droite à la valeur de la vitesse débitante dans cette section.
=AxU=Axvox
Deux variantes de cette méthode, qui diffèrent par la position 6
du point de mesure, sont décrites en 3.2 et 3.3. II faut cepen-
dant souligner que ces deux méthodes ne sont pas équivalen-
f) À déterminer l’erreur limite attachée à cette mesure de
tes, car la seconde nécessite un étalonnage préalable.
débit (voir chapitre 5).
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 71454982 (F)
4 Mode opératoire on soustraira de la valeur mesurée du périmètre une correction
AP calculée pour chaque saillie d’ ‘après la formule
4.1 Choix de la section de mesure
La section de mesure doit être située sur un troncon rectiligne
de la conduite. Pour que l’on ait les meilleures chances d’être
en écoulement établi, la longueur du troncon rectiligne en
où a est la hauteur de la saillie.
amont de la section de mesure doit être la plus grande possible,
mais en tout cas au moins égale aux valeurs du tableau
Cette méthode ne peut pas être utilisée si le nombre ou les posi-
ci-dessous.
tions des saillies sont tels que le ruban de mesure ne touche pas
la paroi de la conduite entre les saillies, ou si la hauteur d’une
saillie dépasse 1 % du diamètre interne de la conduite.
Longueur droite amont minimale*
Type de perturbation
Pour une mesure Pour une mesure
en amont de la
au point de sur l’axe de la
section de mesure
4.3 Spécifications relatives à l’élément primaire
conduite
vitesse débitante
50 25
Coude à 90° ou té
4.3.1 Choix de l’élément primaire et de son support
Plusieurs coudes à
90° coplanaires . 50 25
L’élément primaire doit être choisi en tenant compte des pro-
Plusieurs coudes à
priétés du fluide mesuré et de la présence éventuelle de matiè-
80 50
90° non coplanaires
res en solution ou en suspension. Son mode de fixation doit
Convergent d’angle
être étudié en tenant compte des interférences possibles entre
10
total 18 à 36O 30
le support et l’élément primaire (influence sur l’étalonnage,
Divergent d’angle
effet d’obstruction) et de facon à ce qu’il n’y ait pas de risques
total 14 à 28O 55 25
de vibrations dans toute la gamme des débits envisagés.
Vanne papillon
45 25
grande ouverte
L’élément primaire utilisé doit normalement être un moulinet ou
Vanne à opercule
un tube de Pitot double et il devra être employé et installé
15
grande ouverte 30
. _ conformément à la Norme internationale correspondante
*
Exprimée en multiples du diamètre de la conduite.
(ISO 3354 et ISO 3966, respectivement) , sauf spécifications
contraires de la présente Norme internationale. D’autres élé-
À l’aval de la section de mesure, la longueur droite doit, quel
ments primaires de mesure de la vitesse locale ne pourront être
que soit le type de perturbation, être au moins égale à cinq dia-
utilisés que si l’on a vérifié qu’ils sont bien adaptés aux condi-
mètres.
tions de mesure prévues, au moyen d’un étalonnage effectué
soit à l’emplacement même de la mesure, soit dans des condi-
4.2 Déte rminatio n de l’aire de la s ectio n de tions d’écoulement et de fixation similaires. Cet étalonnage doit
conduire à une erreur limite maximale de + 1 % sur la mesure
mesure
de la vitesse locale.
4.2.1 Calcul de l’aire à partir du diamètre moyen
4.3.2 Limitations dimensionnelles
Normalement, l’aire de la section de mesure doit être calculée à
partir du diamètre moyen de la conduite, pris égal à la moyenne
L’influence du gradient transversal de vitesse et de l’effet
arithmétique des mesures effectuées suivant quatre diamètres
d’obstruction dû à l’élément primaire et à son support condui-
de la section faisant entre eux des angles sensiblement égaux.
sent à des limitations dimensionnelles de l’appareil utilisé.
Si la différence entre les longueurs de deux diamètres succes-
sifs est supérieure à 0,5 %, le nombre de diamètres mesurés
Dans le cas d’un tube de Pitot placé au point de vitesse débi-
doit être doublé.
tante, le rapport du diamètre de l’antenne au diamètre de la
conduite ne doit pas dépasser 0,02. Si le tube de Pitot est placé
4.2.2 Calcul de l’aire à partir du périmètre
sur l’axe de la conduite, ce rapport pourra, si nécessaire, attein-
dre 0,06.
S’il n’y a pas la possibilité de mesurer directement le diamètre
intérieur de la conduite, on pourra admettre de déterminer l’aire
Dans le cas d’un moulinet, quelle que soit la position de
de la section de mesure en mesurant le périmètre extérieur P,
mesure, le rapport du diamètre de l’hélice au diamètre de la
corrigé éventuellement de AP défini ci-après, et en tenant
conduite ne doit pas dépasser 0,ll.
compte de l’épaisseur de la paroi e, suivant la formule
2
Ad-
4.4 Détermination de la vitesse débitante
4
Lorsque cette méthode
...
Norme internationale
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATIONWlE)I(AYHAPO~HAR OPrAHM3Al@lR fl0 CTAHJ.lAPTM3ALWl~RGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Détermination du débit des fluides dans les conduites
fermées de section circulaire - Méthode par mesure de la
vitesse en un seul point
Determination of flowrate of fluids in closed conduits of circular cross-section
- Method of velocity measurement at one point
of the cross-section
Première édition - 1982-09-15
CDU 532.57.082.25 : 532.542
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Descripteurs : mesurage de débit, détermination, débit, débitmètre, mesurage de vitesse.
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L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I’ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO.
La Norme internationale ISO 7145 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 30,
Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées, et a été soumise aux comités
membres en avril 1981.
Les comités membres des pays suivants l’ont approuvée : ’
Afrique du Sud, Rép. d’ France Portugal
Australie Inde Roumanie
Royaume-Uni
Belgique Italie
Corée, Rép. de Tchécoslovaquie
Japon
Corée, Rép. dém. p. de Norvège URSS
Égypte, Rép. arabe d’ Pays-Bas
Les comités membres des suivants l’ont désapprouvée pour raisons
pays
techniques :
Allemagne, R. F.
USA
0 Organisation internationale de normalisation, 1982
Imprimé en Suisse
ii
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Sommaire
Page
1
1 Objet et domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Symboles et définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3
4
4 Modeopératoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 Incertitudes des mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Annexes
A Détermination du gradient transversal de vitesse au point de vitesse débitante 8
B Exemple de calcul dé l’erreur limite d’une mesure de débit lorsque l’élément
primaire est placé au point de vitesse débitante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
C Exemple de calcul de l’erreur limite d’une mesure de débit lorsque l’élément
primaire est placé sur l’axe de la conduite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
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NORME INTERNATIONALE ISO 71454982 (FI
Détermination du débit des fluides dans les conduites
fermées de section circulaire Méthode par mesure de la
vitesse en un seul point
c) Les données expérimentales sur lesquelles repose la
1 Objet et domaine d’application
présente Norme internationale portent principalement sur
les conduites de diamètre supérieur ou égal à 300 mm, mais
1.1 Objet
il y a toutes raisons de penser que la méthode peut s’appli-
La présente Norme internationale spécifie une méthode de
quer à des conduites de diamètre plus petit.
détermination du débit-volume d’un fluide monophasique,
d) En aucun point de la section de mesure, la direction de
incompressible ou pouvant être considéré comme tel (nombre
la vitesse locale ne doit faire un angle supérieur à 5O avec
de Mach < 0,251, en écoulement permanent pleinement établi
l’axe de la conduite.
dans une conduite fermée de section droite circulaire et com-
plètement remplie par le fluide, par mesure de la vitesse d’écou-
Cette condition peut être vérifiée soit avec la sonde utilisée
lement en un seul point.
pour les mesures, si sa conception le permet, soit avec une
sonde de type différent. On peut admettre que si la condi-
La méthode prévoit la possibilité de placer l’élément primaire de
tion requise est vérifiée pour un débit donné 4, elle est éga-
mesure de la vitesse soit au point présumé où règne la vitesse
lement satisfaite dans la gamme de q/3 à 3q.
débitante, c’est-à-dire à une distance de 0,242 R de la paroi de
la conduite (R étant le rayon de la conduite), soit sur l’axe de la
1.3 Précision de la méthode
conduite.
À titre indicatif, on peut estimer que la détermination du débit à
Lorsqu’il peut y avoir doute sur la symétrie de l’écoulement, il
partir d’une mesure de vitesse en un seul point, faite conformé-
est souhaitable d’utiliser au moins deux points de mesure régu-
ment aux exigences de la présente Norme internationale peut
lièrement répartis sur une même circonférence, à la distance de
conduire à une erreur limite (au niveau de confiance de 95 %)
la paroi définie ci-dessus.
ne dépassant pas + 3 %. ‘Toutefois, l’erreur limite sur le débit
doit être calculée dans chaque cas particulier d’application de la
1.2 Domaine d’application
présente Norme internationale en fonction du type d’élément
primaire, de son mode d’utilisation et, le cas échéant, de sa
La méthode spécifiée dans la présente Norme internationale
méthode d’étalonnage ainsi que des conditions de mesure.
n’est applicable que si les conditions suivantes sont remplies :
a) La conduite doit présenter un troncon rectiligne suffi-
2 Symboles et définitions
samment long pour que l’on observe dans la section de
mesure une répartition des vitesses correspondant à un
2.1 Références
écoulement établi en régime turbulent (voir 2.3.5).
Le vocabulaire et les symboles utilisés dans la présente Norme
Le coefficient de perte de charge Â. de la conduite ne doit
internationale sont définis dans les Normes internationales sui-
pas être supérieur à 0,06.
vantes :
b) Le régime d’écoulement doit être turbulent et le nombre
ISO 3354, Mesure du débit d’eau propre dans les conduites
de Reynolds Re, doit être supérieur ou égal aux valeurs sui-
fermées - Méthodes d’exploration du champ des vitesses au
vantes :
moyen de moulinets.
ISO 3966, Mesure du débit des fluides dans les conduites
ReD A > 104 0,03 3 0,025 x 104 ;;: 1 " 1
fermées - Méthode d’exploration du champ des vitesses au
moyen de tubes de Pitot doubles.
ISO 4006, Mesure de débit des fluides dans les conduites
Lorsque l’on mesure la vitesse sur l’axe de la conduite,
fermées - Vocabulaire et symboles.
l’écoulement doit être turbulent rugueux (voir 2.3.6). Le
nombre de Reynolds Re, doit alors être supérieur ou égal
ISO 5168, Mesure de débit des fluides -. Calcul de l’erreur
aux valeurs suivantes :
limite sur une mesure de débit.
Les définitions qui figurent en 2.3 ne sont données que pour
 or= 0,05 0,04 0,03 0,025 0,02 0,Ol
des termes employés dans un sens spécial dont il semble utile
ReD 3x104 5x 104 105 3x105 5x 105 106 5x 107
de rappeler la signification.
1
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ISO 7145-1982 (F)
2.2 Symboles
Dimensionsl) Unité SI
Symbole Grandeur
Aire de la section transversale de la conduite L2 m2
A
L
a Hauteur d’une saillie sur la paroi extérieure de la conduite
D Diamètre de la conduite L
Diamètre de la partie active de l’élément primaire L
d
2)
e Erreur limite, en valeur absolue
E Erreur limite, en valeur relative sans
L m
k Rugosité uniforme équivalente
P Périmètre extérieur de la conduite L m
L3T-’ m3/s
Débit-volume
4V
R Rayon de la conduite L m
UD
Nombre de Reynolds, ReD = - sans
ReD
V
2) 2)
s Écart- type
u Vitesse débitante LT-’ mis
A.
u* Vitesse de frottement, U* = W LT-’ mis
r
8
V Vitesse locale du fluide LT-’ mis
LT-’
Vitesse locale au centre de la conduite
mis
vO
V* Vitesse locale adimensionnelle, v* = v sans
u
Distance d’un point de mesure à la paroi L m
Y
Y
Distance adimensionnelle d’un point de mesure à la paroi, y* = R sans
Y”
 Coefficient universel de perte de charge défini par la formule
sans
où Ap est la perte de pression dans une longueur L de la conduite et ,Q est la
masse volumique du fluide
V Viscosité cinématique du fluide L2T-’ m2/s
1) L= longueur, T = temps
2) Les dimensions et les unités sont celles de la grandeur à laquelle le symbole se rapporte, et qui sera précisée par un indice.
2
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ISO 71454982 (FI
3.2 Mesure au point de vitesse débitante
2.3 Définitions
Sur la base d’un nombre important de résultats expérimentaux,
2.3.1 élément primaire de mesure de vitesse : Tout dispo-
on a pu établir qu’en régime turbulent et dans les limites indi-
sitif transformant une vitesse locale de l’écoulement en gran-
quées en 1.2, le rayon relatif du cercle sur lequel la vitesse
deur physique commode à mesurer (par exemple : pression dif-
locale est égale à la vitesse débitante reste fixe lorsque le débit
férentielle, fréquence d’un signal électrique, etc.).
varie et quelle que soit la conduite. Ce cercle est situé à une dis-
tance de la paroi y,
= (0,242 + 0,013) R, R étant le rayon de
NOTE - Par la suite, tout au long de ce document, on utilisera simple-
la section droite.
ment l’expression «élément primaire» au lieu de «élément primaire de
mesure de vitesse».
Le principe de la méthode consiste alors :
a) À choisir une section de mesure (voir 4.1).
mesure la vitesse
2.3.2 point de mesure : Tout point où l’on
locale de l’écoulement.
b) À mesurer les dimensions de cette section afin d’obte-
nir son aire A (voir 4.2).
2.3.3 vitesse débitante : Rapport du débit-volume à l’aire de
À choisir, à la distance y, de la paroi indiq
cl uée ci-dessus,
la section de mesurage, soit
le point de mesure de la vitesse (voir 4.4.1).
d) À mesurer la vitesse locale v, de l’écoulement, confor-
mément aux prescriptions particulières requises par I’élé-
ment primaire utilisé (voir 4.3).
2.3.4 point de vitesse débitante : Dans une section droite
e) À calculer le débit-volume, égal au produit de l’aire de la
de la conduite, point où la vitesse locale de l’écoulement est
section par la vitesse mesurée (v,) considérée comme étant
égale à la vitesse débitante.
la vitesse débitante (U) :
=AxU=Axv,
2.3.5 écoulement pleinement établi : Écoulement dans
4V
lequel la répartition des vitesses est invariable d’une section
f) À déterminer l’erreur limite attachée à cette mesure de
droite à l’autre. II est généralement obtenu à la sortie d’un tron-
débit (voir chapitre 5).
con rectiligne de conduite d’une longueur suffisante (voir 4.1).
3.3 Mesure sur l’axe de la conduite
2.3.6 régime turbulent rugueux : Régime d’écoulement
pour lequel, dans une conduite de rugosité relative donnée, le
Lorsque la méthode précédente ne peut pas être appliquée, on
coefficient universel de perte de charge est indépendant du
peut mesurer la vitesse locale de l’écoulement au centre de la
nombre de Reynolds. On considère qu’il en est ainsi lorsque :
section de mesure, sur l’axe de la conduite. Cependant, il est
alors nécessaire de procéder à un étalonnage en déterminant au
préalable le rapport U/vO de la vitesse débitante à la vitesse au
centre. Ce rapport reste sensiblement constant en régime tur-
ReD > 500 x 102fi
bulent rugueux dans une conduite donnée.
ou
Le principe de la méthode consiste alors :
D
À choisir une section de mesure (voir 4.1).
Re,, > 18507 a)
b) À mesurer les dimensions de cette section afin d’obte-
nir son aire A (voir 4.2).
3 Principe
c) À mesurer la vitesse locale de l’écoulement au centre de
la section, vo, conformément aux prescriptions particulières
requises par l’élément primaire utilisé (voir 4.3).
3.1 Généralités
d) À calculer la vitesse débitante, U, en multipliant la
Le principe de la détermination du débit à partir de la mesure de
vitesse mesurée au centre, vo, par le coefficient d’étalon-
la vitesse locale en un seul point repose sur l’existence de lois
nage préalablement déterminé (voir 4.4.2).
valables pour toutes les conduites, dans la mesure où tous les
paramètres restent dans les limites indiquées en 1.2, qui relient
e) À calculer le débit-volume, égal uit de l’aire de la
au prod
la valeur de la vitesse locale en un point déterminé d’une sec-
section par la vitesse débitante :
tion droite à la valeur de la vitesse débitante dans cette section.
=AxU=Axvox
Deux variantes de cette méthode, qui diffèrent par la position 6
du point de mesure, sont décrites en 3.2 et 3.3. II faut cepen-
dant souligner que ces deux méthodes ne sont pas équivalen-
f) À déterminer l’erreur limite attachée à cette mesure de
tes, car la seconde nécessite un étalonnage préalable.
débit (voir chapitre 5).
3
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ISO 71454982 (F)
4 Mode opératoire on soustraira de la valeur mesurée du périmètre une correction
AP calculée pour chaque saillie d’ ‘après la formule
4.1 Choix de la section de mesure
La section de mesure doit être située sur un troncon rectiligne
de la conduite. Pour que l’on ait les meilleures chances d’être
en écoulement établi, la longueur du troncon rectiligne en
où a est la hauteur de la saillie.
amont de la section de mesure doit être la plus grande possible,
mais en tout cas au moins égale aux valeurs du tableau
Cette méthode ne peut pas être utilisée si le nombre ou les posi-
ci-dessous.
tions des saillies sont tels que le ruban de mesure ne touche pas
la paroi de la conduite entre les saillies, ou si la hauteur d’une
saillie dépasse 1 % du diamètre interne de la conduite.
Longueur droite amont minimale*
Type de perturbation
Pour une mesure Pour une mesure
en amont de la
au point de sur l’axe de la
section de mesure
4.3 Spécifications relatives à l’élément primaire
conduite
vitesse débitante
50 25
Coude à 90° ou té
4.3.1 Choix de l’élément primaire et de son support
Plusieurs coudes à
90° coplanaires . 50 25
L’élément primaire doit être choisi en tenant compte des pro-
Plusieurs coudes à
priétés du fluide mesuré et de la présence éventuelle de matiè-
80 50
90° non coplanaires
res en solution ou en suspension. Son mode de fixation doit
Convergent d’angle
être étudié en tenant compte des interférences possibles entre
10
total 18 à 36O 30
le support et l’élément primaire (influence sur l’étalonnage,
Divergent d’angle
effet d’obstruction) et de facon à ce qu’il n’y ait pas de risques
total 14 à 28O 55 25
de vibrations dans toute la gamme des débits envisagés.
Vanne papillon
45 25
grande ouverte
L’élément primaire utilisé doit normalement être un moulinet ou
Vanne à opercule
un tube de Pitot double et il devra être employé et installé
15
grande ouverte 30
. _ conformément à la Norme internationale correspondante
*
Exprimée en multiples du diamètre de la conduite.
(ISO 3354 et ISO 3966, respectivement) , sauf spécifications
contraires de la présente Norme internationale. D’autres élé-
À l’aval de la section de mesure, la longueur droite doit, quel
ments primaires de mesure de la vitesse locale ne pourront être
que soit le type de perturbation, être au moins égale à cinq dia-
utilisés que si l’on a vérifié qu’ils sont bien adaptés aux condi-
mètres.
tions de mesure prévues, au moyen d’un étalonnage effectué
soit à l’emplacement même de la mesure, soit dans des condi-
4.2 Déte rminatio n de l’aire de la s ectio n de tions d’écoulement et de fixation similaires. Cet étalonnage doit
conduire à une erreur limite maximale de + 1 % sur la mesure
mesure
de la vitesse locale.
4.2.1 Calcul de l’aire à partir du diamètre moyen
4.3.2 Limitations dimensionnelles
Normalement, l’aire de la section de mesure doit être calculée à
partir du diamètre moyen de la conduite, pris égal à la moyenne
L’influence du gradient transversal de vitesse et de l’effet
arithmétique des mesures effectuées suivant quatre diamètres
d’obstruction dû à l’élément primaire et à son support condui-
de la section faisant entre eux des angles sensiblement égaux.
sent à des limitations dimensionnelles de l’appareil utilisé.
Si la différence entre les longueurs de deux diamètres succes-
sifs est supérieure à 0,5 %, le nombre de diamètres mesurés
Dans le cas d’un tube de Pitot placé au point de vitesse débi-
doit être doublé.
tante, le rapport du diamètre de l’antenne au diamètre de la
conduite ne doit pas dépasser 0,02. Si le tube de Pitot est placé
4.2.2 Calcul de l’aire à partir du périmètre
sur l’axe de la conduite, ce rapport pourra, si nécessaire, attein-
dre 0,06.
S’il n’y a pas la possibilité de mesurer directement le diamètre
intérieur de la conduite, on pourra admettre de déterminer l’aire
Dans le cas d’un moulinet, quelle que soit la position de
de la section de mesure en mesurant le périmètre extérieur P,
mesure, le rapport du diamètre de l’hélice au diamètre de la
corrigé éventuellement de AP défini ci-après, et en tenant
conduite ne doit pas dépasser 0,ll.
compte de l’épaisseur de la paroi e, suivant la formule
2
Ad-
4.4 Détermination de la vitesse débitante
4
Lorsque cette méthode
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.