ISO 5167-3:2020

Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full - Part 3: Nozzles and Venturi nozzles

This document specifies the geometry and method of use (installation and operating conditions) of nozzles and Venturi nozzles when they are inserted in a conduit running full to determine the flowrate of the fluid flowing in the conduit. This document also provides background information for calculating the flowrate and is applicable in conjunction with the requirements given in ISO 5167‑1. This document is applicable to nozzles and Venturi nozzles in which the flow remains subsonic throughout the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase. In addition, each of the devices can only be used within specified limits of pipe size and Reynolds number. It is not applicable to the measurement of pulsating flow. It does not cover the use of nozzles and Venturi nozzles in pipe sizes less than 50 mm or more than 630 mm, or where the pipe Reynolds numbers are below 10 000. This document deals with a) three types of standard nozzles: ISA 1932[1] nozzle; the long radius nozzle[2]; the throat-tapped nozzle b) the Venturi nozzle. The three types of standard nozzle are fundamentally different and are described separately in this document. The Venturi nozzle has the same upstream face as the ISA 1932 nozzle, but has a divergent section and, therefore, a different location for the downstream pressure tappings, and is described separately. This design has a lower pressure loss than a similar nozzle. For all of these nozzles and for the Venturi nozzle 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. [1] ISA is the abbreviation for the International Federation of the National Standardizing Associations, which was superseded by ISO in 1946. [2] The long radius nozzle differs from the ISA 1932 nozzle in shape and in the position of the pressure tappings.

Mesurage du débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire — Partie 3: Tuyères et Venturi-tuyères

Le présent document spécifie la géométrie et le mode d'emploi (conditions d'installation et d'utilisation) de tuyères et de Venturi-tuyères insérés dans une conduite en charge dans le but de déterminer le débit du fluide s'écoulant dans cette conduite. Le présent document fournit également des informations de fond nécessaires au calcul de ce débit, et il convient de l'utiliser conjointement avec les exigences stipulées dans l'ISO 5167-1. Le présent document est applicable aux tuyères et aux Venturi-tuyères dans lesquels l'écoulement reste subsonique dans tout le tronçon de mesurage et dans lesquels un fluide peut être considéré comme monophasique. De plus, chacun de ces appareils ne peut être utilisé que dans des limites spécifiées de diamètre de conduite et de nombre de Reynolds. Il n'est pas applicable au mesurage d'un écoulement pulsé. Il ne couvre pas l'utilisation de tuyères et de Venturi-tuyères dans des conduites de diamètre inférieur à 50 mm ou supérieur à 630 mm, ni les cas où les nombres de Reynolds rapportés à la tuyauterie sont inférieurs à 10 000. Le présent document traite a) de trois types de tuyères normalisées: la tuyère ISA 1932[1]; la tuyère à long rayon[2]; la tuyère avec prises de pression au col; b) du Venturi-tuyère. Les trois types de tuyères normalisées sont fondamentalement différents et sont décrits séparément dans le présent document. Le Venturi-tuyère a la même face amont que la tuyère ISA 1932, mais, étant donné qu'il comporte un divergent et, par conséquent, un emplacement différent pour les prises de pression aval, il est décrit séparément. Ce modèle présente une perte de pression plus basse qu'une tuyère similaire. Pour toutes ces tuyères et pour le Venturi-tuyère, des étalonnages directs ont été réalisés, en nombre suffisant, sur une gamme suffisante et avec une qualité suffisante pour permettre à des systèmes d'application cohérents de se baser sur leurs résultats et coefficients dans certaines limites prévisibles d'incertitude. [1] ISA est le sigle de la Fédération internationale des associations nationales de normalisation, organisme remplacé par l'ISO en 1946. [2] La tuyère à long rayon se distingue de la tuyère ISA 1932 par sa forme et par la position des prises de pression.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 06-Aug-2020
• ICS: 17.120.10 - Flow in closed conduits
• Technical Committee: ISO/TC 30/SC 2 - Pressure differential devices
• Drafting Committee: ISO/TC 30/SC 2/WG 18 - 'Measurement of fluid flow using nozzles, including Venturi nozzles (Revision of ISO 5167-3:2003)
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Start Date: 11-Oct-2022
• Completion Date: 13-Dec-2025

Relations

• Consolidated By: ISO 20504:2022 - Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Mechanical properties of ceramic composites at room temperature - Determination of compressive properties
• Effective Date: 06-Jun-2022
• Revised: ISO 5167-3:2022 - Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full - Part 3: Nozzles and Venturi nozzles
• Effective Date: 06-Jun-2022
• Revises: ISO 5167-3:2003 - Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full - Part 3: Nozzles and Venturi nozzles
• Effective Date: 10-Mar-2018

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5167-3
Second edition
2020-08
Measurement of fluid flow by means of
pressure differential devices inserted
in circular cross-section conduits
running full —
Part 3:
Nozzles and Venturi nozzles
Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes
insérés dans des conduites en charge de section circulaire —
Partie 3: Tuyères et Venturi-tuyères
Reference number
©
ISO 2020
© ISO 2020
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be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
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Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Principles of the method of measurement and computation . 2
5 Nozzles and Venturi nozzles . 3
5.1 ISA 1932 nozzle . 3
5.1.1 General shape . 3
5.1.2 Nozzle profile . 3
5.1.3 Downstream face . 5
5.1.4 Material and manufacture . 5
5.1.5 Pressure tappings . 5
5.1.6 Coefficients of ISA 1932 nozzles . 7
5.1.7 Uncertainties . 8
5.1.8 Pressure loss, Δϖ . 8
5.2 Long radius nozzles . 9
5.2.1 General. 9
5.2.2 Profile of high-ratio nozzle . 9
5.2.3 Profile of low-ratio nozzle .12
5.2.4 Material and manufacture .12
5.2.5 Pressure tappings .12
5.2.6 Coefficients of long radius nozzles .13
5.2.7 Uncertainties .13
5.2.8 Pressure loss, Δϖ .14
5.3 Throat-tapped nozzles .14
5.3.1 General.14
5.3.2 Profile of throat-tapped nozzle .14
5.3.3 Material and manufacturing .15
5.3.4 Pressure Tappings .15
5.3.5 Coefficients .16
5.3.6 Uncertainties .17
5.3.7 Calibration and extrapolation .17
5.3.8 Pressure Loss .18
5.4 Venturi nozzles.18
5.4.1 General shape .18
5.4.2 Material and manufacture .21
5.4.3 Pressure tappings .21
5.4.4 Coefficients .22
5.4.5 Uncertainties .23
5.4.6 Pressure loss .23
6 Installation requirements.24
6.1 General .24
6.2 Minimum upstream and downstream straight lengths for installation between
various fittings and the primary device .24
6.3 Flow conditioners .30
6.4 Circularity and cylindricality of the pipe .30
6.5 Location of primary device and carrier rings .31
6.6 Method of fixing and gaskets .32
7 Flow calibration of nozzles .32
7.1 General .32
7.2 Test facility .33
7.3 Meter installation.33
7.4 Design of the test programme .33
7.5 Reporting the calibration results .33
7.6 Uncertainty analysis of the calibration .33
7.6.1 General.33
7.6.2 Uncertainty of the test facility .33
7.6.3 Uncertainty of the nozzle.34
Annex A (informative) Tables of discharge coefficients and expansibility [expansion] factors .35
Annex B (informative) Akashi type (Mitsubishi type) flow conditioner .42
Bibliography .43
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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 of 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
w w w . is o . or g / is o/ f or ewor d . ht m l .
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 30, Measurement of fluid flow in closed
conduits, Subcommittee SC 2 Pressure differential devices.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 5167-3:2003), which has been technically
revised. The main changes compared to the previous edition are as follows:
— Addition of Subclause 5.3.
A list of all parts in the ISO 5167 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
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 meters and wedge meters when they are
inserted in a conduit running full to determine the flowrate of the fluid flowing in the conduit. It also
gives necessary information for calculating the flowrate 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
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.
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.
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 for the measurement are
1)
known as “secondary devices”. ISO 5167 (all parts) covers primary devices; secondary devices will be
mentioned only occasionally.
ISO 5167 consists of the following six parts.
a) ISO 5167-1 gives general terms and definitions, symbols, principles and requirements as well as
methods of measurement and uncertainty that are to be used in conjunction with ISO 5167-2,
ISO 5167-3, ISO 5167-4, ISO 5167-5 and ISO 5167-6.
b) ISO 5167-2 specifies orifice plates, which can be used with corner pressure tappings, D and D/2
2)
pressure tappings , and flange pressure tappings.
3)
c) ISO 5167-3 specifies ISA 1932 nozzles , long radius nozzles, throat-tapped nozzles and Venturi
nozzles, which differ in shape and in the position of the pressure tappings.
4)
d) ISO 5167-4 specifies classical Venturi tubes .
e) ISO 5167-5 specifies cone meters.
f) ISO 5167-6 specifies wedge meters.
Aspects of safety are not dealt within ISO 5167-1 to ISO 5167-6. It is the responsibility of the user to
ensure that the system meets applicable safety regulations.
1)  See ISO 2186:2007.
2)  Orifice plates with “vena contracta” pressure tappings are not considered in ISO 5167-2.
3)  ISA is the abbreviation for the International Federation of the National Standardizing Associations, which was
succeeded by ISO in 1946.
4)  In the USA the classical Venturi tube is sometimes called the Herschel Venturi tube.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 5167-3:2020(E)
Measurement of fluid flow by means of pressure
differential devices inserted in circular cross-section
conduits running full —
Part 3:
Nozzles and Venturi nozzles
1 Scope
This document specifies the geometry and method of use (installation and operating conditions) of
nozzles and Venturi nozzles when they are inserted in a conduit running full to determine the flowrate
of the fluid flowing in the conduit.
This document also provides background information for calculating the flowrate and is applicable in
conjunction with the requirements given in ISO 5167-1.
This document is applicable to nozzles and Venturi nozzles in which the flow remains subsonic
throughout the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase. In addition,
each of the devices can only be used within specified limits of pipe size and Reynolds number. It is
not applicable to the measurement of pulsating flow. It does not cover the use of nozzles and Venturi
nozzles in pipe sizes less than 50 mm or more than 630 mm, or where the pipe Reynolds numbers are
below 10 000.
This document deals with
a) three types of standard nozzles:
5)
1) ISA 1932 nozzle;
6)
2) the long radius nozzle ;
3) the throat-tapped nozzle
b) the Venturi nozzle.
The three types of standard nozzle are fundamentally different and are described separately in this
document. The Venturi nozzle has the same upstream face as the ISA 1932 nozzle, but has a divergent
section and, therefore, a different location for the downstream pressure tappings, and is described
separately. This design has a lower pressure loss than a similar nozzle. For all of these nozzles and for
the Venturi nozzle 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.
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.
5)  ISA is the abbreviation for the International Federation of the National Standardizing Associations, which was
superseded by ISO in 1946.
6)  The long radius nozzle differs from the ISA 1932 nozzle in shape and in the position of the pressure tappings.
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 and ISO 5167-1 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
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
4 Principles of the method of measurement and computation
The principle of the method of measurement is based on the installation of a nozzle or a Venturi nozzle
into a pipeline in which a fluid is running full. The installation of the primary device causes a static
pressure difference between the upstream side and the throat. The flowrate can be determined from
the measured value of this pressure difference and from the knowledge of the characteristics of the
flowing fluid as well as the circumstances under which the device is being used. It is assumed that the
device is geometrically similar to one on which calibration has been carried out and that the conditions
of use are the same, i.e. that it is in accordance with this document.
The mass flowrate can be determined by Formula (1):
C π
q = ερdp2Δ (1)
m 1
4 4
1−β
The uncertainty limits can be calculated using the procedure given in ISO 5167-1:2003, Clause 8.
Similarly, the value of the volume flowrate can be calculated since
q
m
q = (2)
V
ρ
where
ρ is the fluid density at the temperature and pressure for which the volume is stated;
q is the volume flowrate.
V
Computation of the flowrate, 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. Tables A.1 to A.5 are
given for convenience. Tables A.1, A.2 and A.4 give the values of C as a function of β. Table A.3 gives
the values of C as a function of Re . Table A.5 gives expansibility (expansion) factors ε. They are not
d
intended for precise interpolation. Extrapolation is not permitted.
The coefficient of discharge C may be dependent on Re or Re which is itself dependent on q and has
D d m
to be obtained by iteration. (See ISO 5167-1 for guidance regarding the choice of the iteration procedure
and initial estimates.)
The diameters d and D mentioned in Formula (1) are the values of the diameters 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.
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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 Nozzles and Venturi nozzles
5.1 ISA 1932 nozzle
5.1.1 General shape
The part of the nozzle inside the pipe is circular. The nozzle consists of a convergent section with a
rounded profile, and a cylindrical throat.
Figure 1 shows the cross-section of an ISA 1932 nozzle at a plane passing through the centreline of
the throat.
The letters in the following text refer to those shown on Figure 1.
5.1.2 Nozzle profile
5.1.2.1 The profile of the nozzle may be characterized by distinguishing:
— a flat inlet part A, perpendicular to the centreline
— a convergent section defined by two arcs of circumference B and C
— a cylindrical throat E
— a recess F which is optional (it is required only if damage to the edge G is feared).
5.1.2.2 The flat inlet part A is limited by a circumference centred on the axis of revolution, with a
diameter of 1,5d, and by the inside circumference of the pipe, of diameter D.
When d = (2/3)D, the radial width of this flat part is zero.
When d is greater than (2/3)D, the upstream face of the nozzle does not include a flat inlet part within
the pipe. In this case, the nozzle is manufactured as if D were greater than 1,5d, and the inlet flat part
is then faced off so that the largest diameter of the convergent profile is just equal to D [see 5.1.2.7 and
Figure 1 b)].
5.1.2.3 The arc of circumference B is tangential to the flat inlet part A when d < (2/3)D while its radius
R is equal to 0,2d ± 0,02d for β < 0,5 and to 0,2d ± 0,006d for β ≥ 0,5. Its centre is at 0,2d from the inlet
plane and at 0,75d from the axial centreline.
5.1.2.4 The arc of circumference C is tangential to the arc of circumference B and to the throat E. Its
radius R is equal to d/3 ± 0,033d for β < 0,5 and to d/3 ± 0,01d for β ≥ 0,5. Its centre is at d/2 + d/3 = (5/6)
d from the axial centreline and at
 
12+ 39
ad= =0,3041d (3)
 
n
 
from the flat inlet part A.
a)  d ≤ (2/3)D b)  d > (2/3)D
Key
1 portion to be cut off
a
See 5.1.2.7.
b
Direction of flow.
Figure 1 — ISA 1932 nozzle
5.1.2.5 The throat E has a diameter d and a length b = 0,3d.
n
The value d of the diameter of the throat shall be taken as the mean of the measurements of at least four
diameters distributed in axial planes and at approximately equal angles to each other.
The throat shall be cylindrical. No diameter of any cross-section shall differ by more than 0,05 % from
the value of the mean diameter. This requirement is considered to be satisfied when the deviations in
the length of any of the measured diameters comply with the said requirement in respect of deviation
from the mean.
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5.1.2.6 The recess F has a diameter c equal to at least 1,06d and a length less than or equal to 0,03d.
n
The ratio of the depth (c − d)/2 of the recess to its axial length shall not be greater than 1,2.
n
The outlet edge G shall be sharp.
5.1.2.7 The total length of the nozzle, excluding the recess F, as a function of β is equal to
0,604 1d for 0,3 ≤ β ≤
and
 
07,,50 25 2
0,4041+− −0,,5225 d for <≤β 08.
 
β 3
β
 
5.1.2.8 The profile of the convergent inlet shall be checked by means of a template.
Two diameters of the convergent inlet in the same plane perpendicular to the axial centreline shall not
differ from each other by more than 0,1 % of their mean value.
5.1.2.9 The surface of the upstream face and the throat shall be such that they have a roughness
−4
criterion Ra ≤ 10 d.
5.1.3 Downstream face
5.1.3.1 The thickness, H shall not exceed 0,1D.
5.1.3.2 Apart from the condition given in 5.1.3.1, the profile and the surface finish of the downstream
face are not specified (see 5.1.1).
5.1.4 Material and manufacture
The ISA 1932 nozzle may be manufactured from any material and in any way, provided that it remains
in accordance with the foregoing description during flow measurement.
5.1.5 Pressure tappings
5.1.5.1 Corner pressure tappings shall be used upstream of the nozzle.
The upstream pressure tappings may be either single tappings or annular slots. Both types of tappings
may be located either in the pipe or its flanges or in carrier rings as shown in Figure 1.
The spacing between the centrelines of individual upstream tappings and face A is equal to half the
diameter or to half the width of the tappings themselves, so that the tapping holes break through the
wall flush with face A. The centreline of individual upstream tappings shall meet the centreline of the
primary device at an angle of as near 90° as possible.
The diameter δ of a single upstream tapping and the width a of annular slots are specified below. The
minimum diameter is determined in practice by the need to prevent accidental blockage and to give
satisfactory dynamic performance.
For clean fluids and vapours:
— for β ≤ 0,65:  0,005D ≤ a or δ ≤ 0,03D
— for β > 0,65:  0,01D ≤ a or δ ≤ 0,02D.
For any value of β:
— for clean fluids: 1 mm ≤ a or δ ≤ 10 mm
— for vapours, in the case of annular chambers: 1 mm ≤ a ≤ 10 mm
— for vapours and for liquefied gases, in the case of single tappings: 4 mm ≤ δ ≤ 10 mm.
NOTE The requirements on size as a fraction of pipe diameter are based on geometrical similarity to the
original nozzle runs on which the discharge coefficient is based. For vapours and for liquefied gases, there are
pipe diameters for which it is not possible to manufacture a system using single tappings that is in accordance
with this document.
The annular slots usually break through the pipe over the entire perimeter, with no break in continuity.
If not, each annular chamber shall connect with the inside of the pipe by at least four openings, the axes
of which are at equal angles to one another and the individual opening area of which is at least 12 mm .
The internal diameter b of the carrier rings shall be greater than or equal to the diameter D of the pipe,
to ensure that they do not protrude into the pipe, but shall be less than or equal to 1,04D. Moreover, the
following condition shall be met:
bD− c 01,
××100≤ (4)
D D
01,,+23β
The length c of the upstream ring (see Figure 1) shall not be greater than 0,5D.
The thickness f of the slot shall be greater than or equal to twice the width a of the annular slot. The
area of the cross-section of the annular chamber, gh, shall be greater than or equal to half the total area
of the opening connecting this chamber to the inside of the pipe.
All surfaces of the ring which are in contact with the measured fluid shall be clean and shall have a well-
machined finish.
The pressure tappings connecting the annular chambers to the secondary devices are pipe-wall
tappings, circular at the point of break-through and with a diameter j between 4 mm and 10 mm.
The upstream and downstream carrier rings need not necessarily be symmetrical in relation to each
other, but they shall both conform to the preceding requirements.
The diameter of the pipe shall be measured as specified in 6.4.2, the carrier ring being regarded as part
of the primary device. This also applies to the distance requirement given in 6.4.4 so that s shall be
measured from the upstream edge of the recess formed by the carrier ring.
5.1.5.2 The downstream pressure tappings may either be corner tappings as described in 5.1.5.1 or be
as described in the remainder of this subclause.
The distance between the centre of the tapping and the upstream face of the nozzle shall be
— ≤0,15D for β ≤ 0,67;
— ≤0,20D for β > 0,67.
When installing the pressure tappings, due account shall be taken of the thickness of the gaskets and/
or sealing material.
The centreline of the tapping shall meet the pipe centreline at an angle as near to 90° as possible but in
every case within 3° of the perpendicular. At the point of break-through, the hole shall be circular. The
edges shall be flush with the internal surface of the pipe wall and as sharp as possible. To ensure the
elimination of all burrs or wire edges at the inner edge, rounding is permitted but shall be kept as small
as possible and, where it can be measured, its radius shall be less than one-tenth of the pressure-tapping
diameter. No irregularity shall appear inside the connecting hole, on the edges of the hole drilled in the
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pipe wall or on the pipe wall close to the pressure tapping. Conformity of the pressure tappings with
the requirements of this paragraph may be judged by visual inspection.
The diameter of pressure tappings shall be less than 0,13D and less than 13 mm.
No restriction is placed on the minimum diameter, which is determined in practice by the need
to prevent accidental blockage and to give satisfactory dynamic performance. The upstream and
downstream tappings shall have the same diameter.
The pressure tappings shall be circular and cylindrical over a length of at least 2,5 times the internal
diameter of the tapping, measured from the inner wall of the pipeline.
The centrelines of the pressure tappings may be located in any axial plane of the pipeline.
The axis of the upstream tapping and that of the downstream tapping may be located in different
axial planes.
5.1.6 Coefficients of ISA 1932 nozzles
5.1.6.1 Limits of use
This type of nozzle shall only be used in accordance with this document when
— 50 mm ≤ D ≤ 500 mm;
— 0,3 ≤ β ≤ 0,8;
and when Re is within the following limits:
D
4 7
— for 0,30 ≤ β < 0,44        7 × 10 ≤ Re ≤ 10 ;
D
4 7
— for 0,44 ≤ β ≤ 0,80        2 × 10 ≤ Re ≤ 10 .
D
In addition, the relative roughness of the pipe shall conform to the values given in Table 1.
Table 1 — Upper limits of relative roughness of the upstream pipe for ISA 1932 nozzles
β ≤0,35 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50 0,60 0,70 0,77 0,80
10 Ra/D 8,0 5,9 4,3 3,4 2,8 2,4 2,1 1,9 1,8 1,4 1,3 1,2 1,2
NOTE  Most of the data on which this table is based were probably collected in the range Re ≤ 10 ; at higher Reynolds
D
numbers more stringent limits on pipe roughness are probably required.
Most of the experiments on which the values of the discharge coefficient C given in this document are
−4
based were carried out in pipes with a relative roughness Ra/D ≤ 1,2 × 10 . Pipes with higher relative
roughness may be used if the roughness for a distance of at least 10D upstream of the nozzle is within
the limits given in Table 1. Information as to how to determine Ra is given in ISO 5167-1.
5.1.6.2 Discharge coefficient, C
The discharge coefficient, C, is given by Formula (5):
11, 55
 
41,,2415
C=−0,,99000 22620ββ−−,,00175 0 0033β (5)
() 
Re
 
D
Values of C as a function of β and Re are given for convenience in Table A.1. These values are not
D
intended for precise interpolation. Extrapolation is not permitted.
5.1.6.3 Expansibility [expansion] factor, ε
The expansibility [expansion] factor, ε, is calculated by means of Formula (6):
24/κ ()κκ−1 /
   
κτ 1−β 1−τ
ε = (6)
   
42/κ
κ−1 1−τ
1−βτ
   
Formula (6) is applicable only for values of β, D and Re as specified in 5.1.6.1. Test results for
D
determination of ε are only known for air, steam and natural gas. However, there is no known objection
to using the same formula for other gases and vapours for which the isentropic exponent is known.
However, Formula (6) is applicable only if p /p ≥ 0,75.
2 1
Values of the expansibility [expansion] factor for a range of isentropic exponents, pressure ratios
and diameter ratios are given for convenience in Table A.5. These values are not intended for precise
interpolation. Extrapolation is not permitted.
5.1.7 Uncertainties
5.1.7.1 Uncertainty of discharge coefficient, C
When β, D, Re and Ra/D are assumed to be known without error, the relative uncertainty of the value
D
of C is equal to
— 0,8 % for β ≤ 0,6;
— (2β − 0,4) % for β > 0,6.
5.1.7.2 Uncertainty of expansibility [expansion] factor ε
The relative uncertainty of ε is equal to
Δp
2 %
p
5.1.8 Pressure loss, Δϖ
The pressure loss, Δϖ, for the ISA 1932 nozzle is approximately related to the differential pressure Δp
by Formula (7)
42 2
11−−ββCC−
()
ΔΔϖ = p (7)
42 2
11−−ββCC+
()
This pressure loss is the difference in static pressure between the pressure measured at the wall
on the upstream side of the primary device at a section where the influence of the approach impact
pressure adjacent to the device is still negligible (approximately D upstream of the primary device)
and that measured on the downstream side of the primary device where the static pressure recovery
by expansion of the jet may be considered as just completed (approximately 6D downstream of the
primary device).
8 © ISO 2020 – All rights reserved

The pressure loss coefficient, K, for the ISA 1932 nozzle is
 
11−−β C
()
 
K = −1 (8)
 
Cβ
 
where K is defined by Formula (9):
Δϖ
K= (9)
ρ U
5.2 Long radius nozzles
5.2.1 General
There are two types of long radius nozzles, which are called
— high-ratio nozzles (0,25 ≤ β ≤ 0,8);
— low-ratio nozzles (0,20 ≤ β ≤ 0,5).
For β values between 0,25 and 0,5 either design may be used.
Figure 2 illustrates the geometric shapes of long radius nozzles, showing cross-sections passing through
the throat centrelines.
The reference letters used in the text refer to those shown on Figure 2.
Both types of nozzles consist of a convergent inlet, whose shape is a quarter ellipse, and a cylindrical
throat.
That part of the nozzle which is inside the pipe shall be circular, with the possible exception of the holes
of the pressure tappings.
5.2.2 Profile of high-ratio nozzle
5.2.2.1 The inner face can be characterized by
— a convergent section A;
— a cylindrical throat B;
— a plain end C.
5.2.2.2 The convergent section A has the shape of a quarter ellipse.
The centre of the ellipse is at a distance D/2 from the axial centreline. The major centreline of the ellipse
is parallel to the axial centreline. The value of half the major axis is D/2. The value of half the minor axis
is (D − d)/2.
The profile of the convergent section shall be checked by means of a template. Two diameters of the
convergent section in the same plane perpendicular to the centreline shall not differ from each other by
more than 0,1 % of their mean value.
5.2.2.3 The throat B has a diameter d and a length 0,6d.
The value d of the diameter of the throat shall be taken as the mean of the measurements of at least four
diameters distributed in axial planes and at approximately equal angles to each other.
The throat shall be cylindrical. Any diameter of any cross-section shall not differ by more than 0,05 %
from the value of the mean diameter. Measurement at a sufficient number of cross-sections shall be
made to determine that under no circumstances is the throat divergent in the direction of flow; within
the stated uncertainty limits it may be slightly convergent. The section nearest the outlet is particularly
important in this respect. This requirement is considered to be satisfied when the deviations in the
length of any of the measured diameters comply with the said requirement in respect of its deviation
from the mean.
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a) High ratio 0,25 ≤ β ≤ 0,8
b) Low ratio 0,2 ≤ β ≤ 0,5
a
Direction of flow.
Figure 2 — Long radius nozzles
5.2.2.4 The distance between the pipe wall and the outside face of the throat shall be greater than or
equal to 3 mm.
5.2.2.5 The thickness H shall be greater than or equal to 3 mm and less than or equal to 0,15D. The
thickness F of the throat shall be greater than or equal to 3 mm, unless D ≤ 65 mm, in which case F shall
be greater than or equal to 2 mm. The thickness shall be sufficient to prevent distortion due to machining
stresses.
−4
5.2.2.6 The surface of the inner face shall have a roughness criterion Ra ≤ 10 d.
5.2.2.7 The shape of the downstream (outside) face is not specified but shall comply with 5.2.2.4 and
5.2.2.5 and the last sentence of 5.2.1.
5.2.3 Profile of low-ratio nozzle
5.2.3.1 The requirements given in 5.2.2 for the high-ratio nozzle shall apply also to the low-ratio nozzle
with the exception of the shape of the ellipse itself which is given in 5.2.3.2.
5.2.3.2 The convergent inlet A has the shape of a quarter ellipse. The centre of the ellipse is at a
distance d/2 + (2/3)d = (7/6)d from the axial centreline. The major axis of the ellipse is parallel to the
axial centreline. The value of half the major axis is d. The value of half the minor axis is (2/3)d.
5.2.4 Material and manufacture
The long radius nozzle may be manufactured from any material and in any way, provided that it remains
in accordance with the foregoing description during flow measurement.
5.2.5 Pressure tappings
+02, D
5.2.5.1 The centreline of the upstream tapping shall be at 1D from the inlet face of the nozzle.
−01, D
The centreline of the downstream tapping shall be at 0,50D ± 0,01D from the inlet face of the nozzle
except in the case of a low ratio nozzle with β < 0,318 8 for which the centreline of the downstream
+0
tapping shall be at 16, D from the inlet face of the nozzle.
−00, 2D
When installing the pressure tappings, due account shall be taken of the thickness of the gaskets and/
or sealing material.
5.2.5.2 The centreline of the tapping shall meet the pipe centreline at an angle as near to 90° as possible
but in every case within 3° of the perpendicular. At the point of break-through the hole shall be circular.
The edges shall be flush with the internal surface of the pipe wall and as sharp as possible. To ensure
the elimination of all burrs or wire edges at the inner edge, rounding is permitted but shall be kept to a
minimum and, where it can be measured, its radius shall be less than one-tenth of the pressure-tapping
diameter. No irregularity shall appear inside the connecting hole, on the edges of the hole drilled in the
pipe wall or on the pipe wall close to the pressure tapping. Conformity of the pressure tappings with the
requirements of this paragraph may be judged by visual inspection.
The diameter of pressure tappings shall be less than 0,13D and less than 13 mm.
No restriction is placed on the minimum diameter, which is determined in practice by the need
to prevent accidental blockage and to give satisfactory dynamic performance. The upstream and
downstream tappings shall have the same diameter.
The pressure tappings shall be circular and cylindrical over a length of at least 2,5 times the internal
diameter of the tapping, measured from the inner wall of the pipeline.
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The centrelines of the pressure tappings may be located in any axial plane of the pipeline.
The axis of the upstream tapping and that of the downstream tapping may be located in different
axial planes.
5.2.6 Coefficients of long radius nozzles
5.2.6.1 Limits of use
The long radius nozzles shall only be used in accordance with this document when
— 50 mm ≤ D ≤ 630 mm;
— 0,2 ≤ β ≤ 0,8;
4 7
— 10 ≤ Re ≤ 10 ;
D
−4
— Ra/D ≤ 3,2 × 10 in the upstream pipe work.
Pipes with higher relative roughness may be used if the roughness for a distance of at least 10D
upstream of the nozzle is within the limit given above. Information as to how to determine Ra is given
in ISO 5167-1.
NOTE Most of the data on which this pipe roughness limit is based, were probably collected in the range
Re ≤ 10 ; at higher Reynolds numbers more stringent limits on pipe roughness are probably required.
d
5.2.6.2 Discharge coefficient, C
The discharge coefficients, C, are the same for both types of long radius nozzle when the tappings are in
accordance with 5.2.5.
The discharge coefficient, C, is given by Formula (10), when referring to the upstream pipe Reynolds
number Re :
D
10 β
C=−0,,99650 00653 (10)
Re
D
When referring to the Reynolds number at the throat Re , Formula (10) becomes
d
C=−0,,99650 00653 (11)
Re
d
Values of C as a function of β and Re are given
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 5167-3
Deuxième édition
2020-08
Mesurage du débit des fluides au
moyen d'appareils déprimogènes
insérés dans des conduites en charge
de section circulaire —
Partie 3:
Tuyères et Venturi-tuyères
Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices
inserted in circular cross-section conduits running full —
Part 3: Nozzles and Venturi nozzles
Numéro de référence
©
ISO 2020
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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CH-1214 Vernier, Genève
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E-mail: [e-mail]
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
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 Tuyères et Venturi-tuyères . 3
5.1 Tuyère ISA 1932 . 3
5.1.1 Forme générale. 3
5.1.2 Profil de la tuyère . 3
5.1.3 Face aval . 5
5.1.4 Matériau et fabrication . 5
5.1.5 Prises de pression . 5
5.1.6 Coefficients des tuyères ISA 1932 . 7
5.1.7 Incertitudes . 8
5.2 Tuyères à long rayon . 9
5.2.1 Généralités . 9
5.2.2 Profil de la tuyère à grand rapport d'ouverture . 9
5.2.3 Profil de la tuyère à petit rapport d'ouverture .11
5.2.4 Matériau et fabrication .11
5.2.5 Prises de pression .11
5.2.6 Coefficients des tuyères à long rayon .12
5.2.7 Incertitudes .13
5.2.8 Perte de pression, Δϖ .13
5.3 Tuyères avec prises de pression au col .13
5.3.1 Généralités .13
5.3.2 Profil de la tuyère avec prises de pression au col .13
5.3.3 Matériau et fabrication .14
5.3.4 Prises de pression .15
5.3.5 Coefficients .15
5.3.6 Incertitudes .16
5.3.7 Étalonnage et extrapolation .16
5.3.8 Perte de pression .17
5.4 Venturi-tuyères .17
5.4.1 Forme générale.17
5.4.2 Matériau et fabrication .19
5.4.3 Prises de pression .19
5.4.4 Coefficients .21
5.4.5 Incertitudes .21
5.4.6 Perte de pression .22
6 Exigences d’installation .22
6.1 Généralités .22
6.2 Longueurs droites minimales amont et aval à installer entre différents accessoires
et l'élément primaire .23
6.3 Conditionneurs d'écoulement .29
6.4 Circularité et cylindricité de la conduite .29
6.5 Emplacement de l'élément primaire et des bagues porteuses .31
6.6 Mode de fixation et joints .31
7 Étalonnage des tuyères .31
7.1 Généralités .31
7.2 Installation d’essai .32
7.3 Installation de la tuyère .32
7.4 Conception du programme d’essai .32
7.5 Compte-rendu des résultats d’étalonnage .32
7.6 Analyse de l’incertitude d’étalonnage .33
7.6.1 Généralités .33
7.6.2 Incertitude de l’installation d’essai .33
7.6.3 Incertitude de la tuyère .33
Annexe B (informative) Conditionneur d’écoulement de type Akashi (de type Mitsubishi) .40
Bibliographie .41
iv © ISO 2020 – Tous droits réservés

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 appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets rédigées 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, de la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute autre 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/ fr/ avant -propos .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.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 5167-3:2003), qui a fait l'objet d'une
révision technique. Les principales modifications par rapport à l'édition précédente sont les suivantes:
— Ajout du paragraphe 5.3.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 5167 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l'utilisateur adresse tout retour d'information ou toute question concernant le présent
document à l'organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l'adresse www .iso .org/ members .html.
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.
L'ISO 5167 traite d'appareils pour lesquels des expériences d'étalonnage direct ont été effectuées en
nombre, étendue et qualité suffisants pour que l'on ait pu baser, sur leurs résultats, des systèmes
cohérents d'utilisation et pour permettre que les coefficients soient donnés avec une marge d'incertitude
prévisible.
Les appareils interposés dans la conduite sont appelés «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 à l'accomplissement du mesurage. L’ISO 5167 (toutes les parties) concerne les
1)
éléments primaires et ne mentionne qu’exceptionnellement les éléments secondaires .
L’ISO 5167 comprend les six parties suivantes.
a) L’ISO 5167-1, à utiliser conjointement avec l’ISO 5167-2, l’ISO 5167-3, l’ISO 5167-4, l’ISO 5167-5 et
l’ISO 5167-6, donne des informations générales, telles que termes et définitions, symboles, principes
et exigences, tout comme des méthodes pour le mesurage du débit et pour le calcul de l'incertitude.
b) L’ISO 5167-2 spécifie les diaphragmes avec lesquels sont utilisées des prises de pression dans les
2)
angles, des prises de pression à D et à D/2 et des prises de pression à la bride.
3)
c) L’ISO 5167-3 spécifie les tuyères ISA 1932 , les tuyères à long rayon, les tuyères avec prises de
pression au col et les Venturi-tuyères, lesquels diffèrent entre eux par leur forme et l'emplacement
des prises de pression.
4)
d) L’ISO 5167-4 spécifie les tubes de Venturi classiques .
e) L’ISO 5167-5 spécifie les cônes de mesure.
f) L’ISO 5167-6 spécifie les débitmètres à coin.
Les aspects de sécurité ne sont pas traités dans l’ISO 5167-1 à l’ISO 5167-6. Il incombe à l'utilisateur de
s'assurer que le système est conforme aux réglementations applicables en matière de sécurité.
1)  Voir l’ISO 2186:2007.
2)  Les diaphragmes à prises de pression « vena contracta » ne sont pas traités dans l'ISO 5167-2.
3)  ISA est le sigle de la Fédération internationale des associations nationales de normalisation, organisme
remplacé par l'ISO en 1946.
4)  Aux États-Unis, le tube de Venturi classique est parfois nommé « tube de Herschel ».
vi © ISO 2020 – Tous droits réservés

NORME INTERNATIONALE ISO 5167-3:2020(F)
Mesurage du débit des fluides au moyen d'appareils
déprimogènes insérés dans des conduites en charge de
section circulaire —
Partie 3:
Tuyères et Venturi-tuyères
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie la géométrie et le mode d'emploi (conditions d'installation et d'utilisation)
de tuyères et de Venturi-tuyères insérés dans une conduite en charge dans le but de déterminer le débit
du fluide s'écoulant dans cette conduite.
Le présent document fournit également des informations de fond nécessaires au calcul de ce débit, et il
convient de l'utiliser conjointement avec les exigences stipulées dans l'ISO 5167-1.
Le présent document est applicable aux tuyères et aux Venturi-tuyères dans lesquels l'écoulement reste
subsonique dans tout le tronçon de mesurage et dans lesquels un fluide peut être considéré comme
monophasique. De plus, chacun de ces appareils ne peut être utilisé que dans des limites spécifiées de
diamètre de conduite et de nombre de Reynolds. Il n'est pas applicable au mesurage d'un écoulement
pulsé. Il ne couvre pas l'utilisation de tuyères et de Venturi-tuyères dans des conduites de diamètre
inférieur à 50 mm ou supérieur à 630 mm, ni les cas où les nombres de Reynolds rapportés à la
tuyauterie sont inférieurs à 10 000.
Le présent document traite
a) de trois types de tuyères normalisées:
5)
1) la tuyère ISA 1932 ;
6)
2) la tuyère à long rayon ;
3) la tuyère avec prises de pression au col;
b) du Venturi-tuyère.
Les trois types de tuyères normalisées sont fondamentalement différents et sont décrits séparément
dans le présent document. Le Venturi-tuyère a la même face amont que la tuyère ISA 1932, mais, étant
donné qu'il comporte un divergent et, par conséquent, un emplacement différent pour les prises de
pression aval, il est décrit séparément. Ce modèle présente une perte de pression plus basse qu'une
tuyère similaire. Pour toutes ces tuyères et pour le Venturi-tuyère, des étalonnages directs ont été
réalisés, en nombre suffisant, sur une gamme suffisante et avec une qualité suffisante pour permettre
à des systèmes d'application cohérents de se baser sur leurs résultats et coefficients dans certaines
limites prévisibles d'incertitude.
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.
5)  ISA est le sigle de la Fédération internationale des associations nationales de normalisation, organisme
remplacé par l'ISO en 1946.
6)  La tuyère à long rayon se distingue de la tuyère ISA 1932 par sa forme et par la position des prises de pression.
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, Mesure 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
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes, définitions et symboles donnés dans l’ISO 4006 et
dans l’ISO 5167-1 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 http:// www .electropedia .org/
4 Principes de la méthode de mesure et mode de calcul
Le principe de la méthode de mesure consiste à interposer une tuyère ou un Venturi-tuyère sur le
passage d'un fluide s'écoulant en charge dans une conduite, ce qui crée une pression différentielle
statique entre le côté amont et le col. On peut déduire la valeur du débit de la mesure de cette pression
différentielle et de la connaissance des caractéristiques du fluide en écoulement ainsi que des
circonstances d'utilisation de l'appareil. Il est admis que celui-ci est géométriquement semblable à
l'un de ceux ayant fait antérieurement l'objet d'étalonnages directs et qu'il est utilisé dans les mêmes
conditions, c'est-à-dire qu'il est en tous points conforme au présent document.
Le débit-masse peut être déterminé à l'aide de la Formule (1):
C π
q = ερdp2Δ (1)
m 1
4 4
1−β
Les limites d'incertitude peuvent être calculées en utilisant le mode opératoire indiqué
dans l’ISO 5167-1:2003, Article 8.
De même, on peut calculer la valeur du débit-volume à l'aide de la Formule (2):
q
m
q = (2)
V
ρ
où
ρ est la masse volumique du fluide à la température et à la pression pour lesquelles le volume est donné;
q est le débit-volume.
V
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 leurs valeurs numériques. Les Tableaux A.1 à A.5
sont donnés à titre indicatif. Les Tableaux A.1, A.2 et A.4 donnent les valeurs de C en fonction de β.
Le Tableau A.3 donne les valeurs de C en fonction de Re . Le Tableau A.5 donne les facteurs de détente ε.
d
Ils ne sont pas prévus pour une interpolation précise. L'extrapolation n'est pas permise.
Le coefficient de décharge, C, peut être fonction du nombre de Reynolds, Re ou Re , qui est lui-même
D d
fonction de q . Il convient d'obtenir la valeur de C par itération (voir l’ISO 5167-1 pour obtenir des
m
recommandations sur le choix du mode opératoire d'itération et des estimations initiales).
2 © ISO 2020 – Tous droits réservés

Les diamètres d et D mentionnés dans la Formule (1) sont les valeurs des diamètres dans les conditions
de service. Il convient donc de corriger les valeurs d et D mesurées dans d'autres conditions pour tenir
compte de la dilatation ou de la contraction éventuelle du diaphragme et de la conduite résultant des
valeurs de la température et de la pression du fluide lors du mesurage.
Il est nécessaire de connaître la masse volumique et la viscosité du fluide dans les conditions de service.
Dans le cas de fluide compressible, il est également nécessaire de connaître l'exposant isentropique du
fluide dans les conditions de service.
5 Tuyères et Venturi-tuyères
5.1 Tuyère ISA 1932
5.1.1 Forme générale
La partie de la tuyère située à l'intérieur de la conduite présente une symétrie de révolution. La tuyère
se compose d'une partie convergente, d'un profil arrondi et d'un col cylindrique.
La Figure 1 représente la coupe d'une tuyère ISA 1932 par un plan passant par l'axe du col.
Les lettres dans le texte renvoient aux repères correspondants à la Figure 1.
5.1.2 Profil de la tuyère
5.1.2.1 On peut décrire le profil de la tuyère en distinguant:
— une partie plane d'entrée A, perpendiculaire à l'axe,
— un convergent défini par deux arcs de circonférences B et C,
— un col cylindrique E, et
— un chambrage F (nécessaire seulement si l'on craint d'endommager l'arête G).
5.1.2.2 La partie plane d'entrée A est limitée par une circonférence centrée sur l'axe de révolution, de
diamètre 1,5d, et par la circonférence intérieure de la conduite, de diamètre D.
Lorsque d = (2/3)D, la largeur radiale de cette partie plane est nulle.
Lorsque d est supérieur à (2/3)D, la face amont ne comporte pas de partie plane d'entrée intérieure à la
conduite. Dans ce cas, on fabrique la tuyère comme si D était supérieur à 1,5d et on tronçonne ensuite
la partie plane d'entrée de telle sorte que le plus grand diamètre du profil convergent soit juste égal à D
[voir 5.1.2.7 et Figure 1 b)].
5.1.2.3 L'arc de circonférence B est tangent à la partie plane d'entrée A lorsque d < (2/3)D. Son rayon,
R , est égal à 0,2d ± 0,02d lorsque β < 0,5 et à 0,2d ± 0,006d lorsque β ≥ 0,5. Son centre est situé à 0,2d de
la partie plane d'entrée et à 0,75d de l'axe de révolution.
5.1.2.4 L'arc de circonférence C est tangent à l’arc de circonférence B et au col E. Son rayon, R , est égal
à d/3 ± 0,033d lorsque β < 0,5 et à d/3 ± 0,01d lorsque β ≥ 0,5. Son centre est situé à d/2 + d/3 = (5/6)d
de l’axe de révolution et à
 
12+ 39
ad= =0,3041d (3)
 
n
 
de la partie plane d'entrée A.
a)  d ≤ (2/3)D b)  d > (2/3)D
Légende
1 partie à tronçonner
a
Voir 5.1.2.7.
b
Sens de l’écoulement.
Figure 1 — Tuyère ISA 1932
5.1.2.5 Le col E a un diamètre d et une longueur b = 0,3d.
n
On doit prendre pour valeur de d la moyenne des mesures d'au moins quatre diamètres situés dans des
plans méridiens formant entre eux des angles approximativement égaux.
Le col doit être cylindrique. Aucun diamètre d'une section quelconque ne doit différer de plus de 0,05 %
par rapport à la valeur du diamètre moyen. Cette exigence est considérée comme remplie lorsque la
différence de longueur de n'importe lequel des diamètres mesurés la remplit par rapport à la moyenne
des diamètres mesurés.
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5.1.2.6 Le chambrage F a un diamètre c au moins égal à 1,06d et une longueur inférieure ou égale
n
à 0,03d. Le rapport de la hauteur du chambrage (c − d)/2 à sa longueur axiale ne doit pas être
n
supérieur à 1,2.
L'arête de sortie G doit être vive.
5.1.2.7 La longueur totale de la tuyère, chambrage F non compris, en fonction de la valeur de β, est égale à
0,604 1d pour 0,3 ≤ β ≤
et
 
07,,50 25 2
0,4041+− −0,,5225 d pour <≤β 08.
 
β 3
β
 
5.1.2.8 On doit vérifier au gabarit le profil du convergent d'entrée.
Deux diamètres du convergent d'entrée situés dans le même plan perpendiculaire à l'axe de révolution
ne doivent pas différer entre eux de plus de 0,1 % de leur valeur moyenne.
5.1.2.9 La surface de la face amont et du col doit être telle qu'elle présente un critère de
−4
rugosité Ra ≤ 10 d.
5.1.3 Face aval
5.1.3.1 L'épaisseur H ne doit pas dépasser 0,1D.
5.1.3.2 En dehors de la condition spécifiée en 5.1.3.1, le profil et la finition de la face aval ne sont pas
spécifiés (voir 5.1.1).
5.1.4 Matériau et fabrication
La tuyère ISA 1932 peut être fabriquée en n'importe quel matériau et de n'importe quelle manière,
pourvu qu'elle reste conforme à la description ci-devant pendant le mesurage du débit.
5.1.5 Prises de pression
5.1.5.1 Des prises de pression dans les angles doivent être utilisées en amont de la tuyère.
Les prises de pression amont peuvent être des prises de pression individuelles ou des fentes annulaires.
Ces deux types de prises peuvent être placées sur la conduite, dans ses brides ou dans des bagues
porteuses comme indiqué à la Figure 1.
L'éloignement entre les axes de prises de pression amont individuelles et la face A est égal au demi-
diamètre ou à la demi-largeur des prises elles-mêmes, de sorte que les prises de pression débouchent
au ras de la face A. L'axe des prises de pression amont individuelles doivent correspondre à l'axe de
l'élément primaire à un angle aussi voisin que possible de 90°.
Le diamètre δ d'une prise de pression individuelle amont et la largeur a de fentes annulaires sont
spécifiés ci-après. Le diamètre minimal est déterminé en pratique par le besoin d'éviter un blocage
accidentel et de fournir des performances dynamiques satisfaisantes.
Pour des fluides propres et pour des vapeurs:
— pour β ≤ 0,65:  0,005D ≤ a ou δ ≤ 0,03D
— pour β > 0,65:  0,01D ≤ a ou δ ≤ 0,02D.
Pour toute valeur de β:
— pour des fluides propres: 1 mm ≤ a ou δ ≤ 10 mm
— pour des vapeurs, dans le cas de chambres annulaires: 1 mm ≤ a ≤ 10 mm
— pour des vapeurs et pour des gaz liquéfiés, dans le cas de prises individuelles: 4 mm ≤ δ ≤ 10 mm.
NOTE Les spécifications de dimensions sous forme de fraction de diamètre de la conduite se basent sur une
similitude géométrique avec les tuyères d’origine qui ont permis de déterminer le coefficient de décharge. Pour
les vapeurs et les gaz liquéfiés, il est impossible de fabriquer, pour certains diamètres de conduite, un système
utilisant des prises de pression individuelles conformément au présent document.
Les fentes annulaires débouchent habituellement dans la conduite sur toute la circonférence, sans
discontinuité. S'il n'en est pas ainsi, chaque chambre annulaire doit communiquer avec l'intérieur de la
conduite par au moins quatre ouvertures dont les axes forment entre eux des angles égaux et dont la
surface d'ouverture individuelle est au moins égale à 12 mm .
Le diamètre intérieur b des bagues porteuses doit être supérieur ou égal au diamètre D de la conduite,
afin de s'assurer que les bagues ne débordent pas dans la conduite, mais il doit être inférieur ou égal
à 1,04D. De plus, la condition suivante doit être remplie:
bD− c 01,
××100≤ (4)
D D
01,,+23β
La longueur c de la bague amont (voir Figure 1) ne doit pas être supérieure à 0,5D.
L'épaisseur f de la fente doit être supérieure ou égale au double de la largeur a de la fente annulaire.
L'aire de la section de la chambre annulaire, gh, doit être supérieure ou égale à la moitié de l'aire totale
de l'ouverture reliant cette chambre à l'intérieur de la conduite.
Toutes les surfaces de la bague, entrant en contact avec le fluide mesuré, doivent être propres et
comporter une finition bien usinée.
Les prises de pression reliant les chambres annulaires aux éléments secondaires sont des prises de
pression à la paroi, de débouchure circulaire et de diamètre j compris entre 4 mm et 10 mm.
Les bagues porteuses amont et aval ne doivent pas nécessairement être symétriques l'une par rapport à
l'autre, mais chacune d'elles doit être conforme aux exigences ci-dessus.
Le diamètre de la conduite doit être mesuré comme indiqué en 6.4.2, la bague porteuse étant considérée
comme faisant partie de l'élément primaire. Cela s'applique également à l'exigence de distance donnée
en 6.4.4, de sorte que la distance s doive être mesurée à partir de l'arête amont du chambrage formé par
la bague porteuse.
5.1.5.2 Les prises de pression aval peuvent être soit des prises dans les angles comme indiqué
en 5.1.5.1, soit des prises telles que celles décrites ci-après.
La distance entre le centre de la prise et la face amont de la tuyère doit être
— ≤0,15D pour β ≤ 0,67;
— ≤0,20D pour β > 0,67.
Lors de l'installation des prises de pression, il faut tenir compte de l'épaisseur des joints et/ou du
matériel d'étanchéité.
L'axe de la prise doit rencontrer l'axe de la conduite et former avec lui un angle aussi voisin que possible
de 90°, mais dans tous les cas à 3° près de la perpendiculaire. La débouchure du trou doit être circulaire.
Les arêtes doivent être arasées à la paroi intérieure de la conduite, et l'angle doit être aussi vif que
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possible. Afin d'assurer l'élimination de toutes les bavures et de tous les morfils sur l'arête intérieure, il
est permis de créer un léger arrondi, mais cet arrondi doit être aussi petit que possible et, lorsqu'il est
possible de le mesurer, son rayon ne doit pas dépasser le dixième du diamètre de la prise de pression.
Il ne doit pas y avoir d'irrégularité à l'intérieur du trou de raccordement, ni sur les arêtes du trou percé
dans la paroi de la conduite ni sur la paroi même de la conduite près de la prise de pression. On peut
juger de la conformité des prises de pression aux exigences de ce paragraphe par inspection visuelle.
Le diamètre des prises de pression doit être inférieur à 0,13D et inférieur à 13 mm.
Il n'y a pas, pour ce diamètre, de limite minimale, déterminée en pratique par le besoin d'éviter un
blocage accidentel et d'obtenir des performances dynamiques satisfaisantes. Le diamètre de la prise de
pression amont et celui de la prise de pression aval doivent être égaux.
Les prises de pression doivent être circulaires et cylindriques sur une longueur d'au moins 2,5 fois leur
diamètre intérieur, mesuré à partir de la paroi intérieure de la conduite.
Les axes des prises de pression peuvent être situés dans un plan méridien quelconque passant par l'axe
de la conduite.
L'axe de la prise de pression amont et celui de la prise de pression aval peuvent être situés dans des
plans méridiens différents.
5.1.6 Coefficients des tuyères ISA 1932
5.1.6.1 Limites d’emploi
Ce type de tuyère ne doit être utilisé conformément au présent document que lorsque
— 50 mm ≤ D ≤ 500 mm;
— 0,3 ≤ β ≤ 0,8;
et lorsque Re se trouve dans les limites suivantes:
D
4 7
— pour 0,30 ≤ β < 0,44        7 × 10 ≤ Re ≤ 10 ;
D
4 7
— pour 0,44 ≤ β ≤ 0,80        7 × 10 ≤ Re ≤ 10 .
D
De plus, la rugosité relative de la conduite doit être conforme aux valeurs indiquées dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Limites supérieures de la rugosité relative de la conduite amont pour les
tuyères ISA 1932
β ≤0,35 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50 0,60 0,70 0,77 0,80
10 Ra/D 8,0 5,9 4,3 3,4 2,8 2,4 2,1 1,9 1,8 1,4 1,3 1,2 1,2
NOTE La plupart des données sur lesquelles est basé le présent tableau ont été probablement collectées dans la plage
Re ≤ 10 ; des limites plus sévères de rugosité de la conduite sont probablement nécessaires pour des nombres de Reynolds
D
plus élevés.
La plupart des essais sur lesquels sont fondées les valeurs du coefficient de décharge C indiqué
dans le présent document, ont été effectués dans des conduites présentant une rugosité relative
−4
de Ra/D ≤ 1,2 × 10 . Des conduites présentant une rugosité relative plus élevée peuvent être utilisées si
la rugosité pour une distance d'au moins 10D en amont de la tuyère se trouve dans les limites données
dans le Tableau 1 Des informations sur la façon de déterminer Ra sont indiquées dans l'ISO 5167-1.
5.1.6.2 Coefficient de décharge, C
Le coefficient de décharge, C, est donné par la Formule (5):
11, 55
 
41,,2415
C=−0,,99000 22620ββ−−,,00175 0 0033β (5)
()
 
Re
 
D
Les valeurs de C en fonction de β et Re sont données à titre indicatif dans le Tableau A.1. Ces valeurs ne
D
sont pas prévues pour une interpolation précise. L'extrapolation n'est pas permise.
5.1.6.3 Coefficient de détente, ε
Le coefficient de détente, ε, est calculé à l'aide de la Formule (6):
24/κ ()κκ−1 /
   
κτ 1−β 1−τ
ε = (6)
   
42/κ
κ−1 1−τ
1−βτ
   
La Formule (6) est applicable seulement pour les valeurs de β, D et Re telles que spécifiées en 5.1.6.1.
D
Des résultats d'essais effectués pour déterminer ε ne sont connus que pour l'air, la vapeur d'eau et le gaz
naturel. Toutefois, on ne connaît pas d'objection à l'utilisation de la même formule pour d'autres gaz et
vapeurs dont l'exposant isentropique est connu.
Cependant, la Formule (6) n'est applicable que si p /p ≥ 0,75.
2 1
Les valeurs du coefficient de détente en fonction de l'exposant isentropique, du rapport des pressions
et du rapport des diamètres sont données à titre indicatif dans le Tableau A.5. Ces valeurs ne sont pas
prévues pour une interpolation précise. L'extrapolation n'est pas permise.
5.1.7 Incertitudes
5.1.7.1 Incertitude sur le coefficient de décharge C
Lorsque β, D, Re et Ra/D sont supposés connus sans erreur, l'incertitude relative de la valeur de C
D
est égale à
— 0,8 % pour β ≤ 0,6;
— (2β − 0,4) % pour β > 0,6.
5.1.7.2 Incertitude sur le coefficient de détente ε
L'incertitude relative de ε est égale à
Δp
2 %
p
5.1.7.3 Perte de pression, Δϖ
La perte de pression, Δϖ, pour la tuyère ISA 1932, est liée approximativement à la pression
différentielle Δp par la Formule (7):
42 2
11−−ββCC−
()
ΔΔϖ = p (7)
42 2
11−−ββCC+
()
Cette perte de pression est la différence de pression statique entre la pression mesurée à la paroi
en amont de l'élément primaire, à un endroit où l'influence de la pression d'impact d'approche au
voisinage de l'élément est encore négligeable (approximativement D en amont de l'élément primaire),
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et celle mesurée en aval de l'élément primaire, à un endroit où la récupération de pression statique
par expansion du jet peut être considérée comme juste terminée (approximativement 6D en aval de
l'élément primaire).
Le coefficient de perte de pression, K, pour la tuyère ISA 1932, est
 
11−−β C
()
 
K = −1 (8)
 
Cβ
 
où K est défini par la Formule (9):
Δϖ
K= (9)
ρ U
5.2 Tuyères à long rayon
5.2.1 Généralités
Il existe deux formes de tuyères à long rayon, à savoir:
— à grand rapport d’ouverture (0,25 ≤ β ≤ 0,8); et
— à petit rapport d’ouverture (0,20 ≤ β ≤ 0,5).
Pour les valeurs de β comprises entre 0,25 et 0,5, on peut utiliser l'une ou l'autre forme.
La Figure 2 représente les coupes des tuyères à long rayon par un plan passant par l'axe du col.
Les lettres dans le texte renvoient aux repères correspondants à la Figure 2.
Les deux formes de tuyères comportent un convergent d’entrée en quart d'ellipse et un col cylindrique.
La partie de la tuyère située à l'intérieur de la conduite doit présenter une symétrie de révolution,
exception faite éventuellement des débouchures des prises de pression.
5.2.2 Profil de la tuyère à grand rapport d'ouverture
5.2.2.1 On peut décrire la face intérieure de la tuyère en distinguant
— une partie convergente A;
— un col cylindrique B; et
— une coupe franche C.
5.2.2.2 Le convergent A est en forme de quart d'ellipse.
Le centre de l'ellipse est à une distance D/2 de l'axe de révolution. Le grand axe de l'ellipse est parallèle
à l'axe de révolution. La valeur du demi-grand axe est D/2. La valeur du demi-petit axe est (D − d)/2.
Le profil du convergent doit être vérifié au gabarit. Deux diamètres du convergent situés dans le même
plan perpendiculaire à l'axe ne doivent pas différer entre eux de plus de 0,1 % de leur valeur moyenne.
5.2.2.3 Le col B a un diamètre d et une longueur 0,6d.
On doit prendre pour valeur de d la moyenne des mesures d'au moins quatre diamètres situés dans des
plans méridiens formant entre eux des angles approximativement égaux.
Le col doit être cylindrique. Aucun diamètre d'une section quelconque ne doit différer de plus de 0,05 %
par rapport à la valeur du diamètre moyen. Des mesurages doivent être effectués en un nombre suffisant
de sections pour déterminer que le col n'est absolument pas divergent dans la direction de l'écoulement;
dans les limites d'incertitude données, il peut être légèrement convergent. Le tronçon le plus proche de
la section de sortie est particulièrement important à cet égard. Cette exigence est considérée comme
remplie lorsque les différences de longueur de n'importe quel diamètre mesuré répondent à cette
exigence par rapport à la moyenne des diamètres mesurés.
a) Grand rapport d’ouverture 0,25 ≤ β ≤ 0,8
b) Petit rapport d’ouverture 0,2 ≤ β ≤ 0,5
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a
Sens de l’écoulement.
Figure 2 — Tuyères à long rayon
5.2.2.4 La distance entre la paroi de la conduite et la face extérieure du col doit être supérieure ou
égale à 3 mm.
5.2.2.5 L'épaisseur H doit être supérieure ou égale à 3 mm et inférieure ou égale à 0,15D. L'épaisseur F
du col doit être supérieure ou égale à 3 mm, à moins que D ≤ 65 mm, auquel cas F doit être supérieure ou
égale à 2 mm. L'épaisseur doit être suffisante pour éviter la déformation due à des contraintes d'usinage.
−4
5.2.2.6 La surface de la face intérieure doit présenter un critère de rugosité Ra ≤ 10 d.
5.2.2.7 La face aval (extérieure) a une forme quelconque, mais doit satisfaire aux exigences de 5.2.2.4
et 5.2.2.5 et de la dernière phrase de 5.2.1.
5.2.3 Profil de la tuyère à petit rapport d'ouverture
5.2.3.1 Les exigences données en 5.2.2 pour la tuyère à grand rapport d'ouverture s'appliquent
également à la tuyère à petit rapport d'ouverture, à l'exception de la forme même de l'ellipse, qui est
donnée en 5.2.3.2.
5.2.3.2 Le convergent d’entrée A est en forme de quart d'ellipse. Le centre de l'ellipse est à une distance
d/2 + (2/3)d = (7/6)d de l'axe de révolution. Le grand axe de l'ellipse est parallèle à l'axe de révolution.
La valeur du demi-grand axe est d. La valeur du demi-petit axe est (2/3)d.
5.2.4 Matériau et fabrication
La tuyère à long rayon peut être fabriquée en n'importe quel matériau et de n'importe quelle manière,
pourvu qu'elle reste conforme à la description ci-dessus pendant le mesurage du débit.
5.2.5 Prises de pression
+02, D
5.2.5.1 L’axe de la prise amont doit être à 1D de la face d'entrée de la tuyère.
−01, D
L'axe de la prise aval doit être à 0,50D ± 0,01D de la face d'entrée de la tuyère, sauf dans le cas d'une
tuyère à petit rapport d'ouverture avec β < 0,318 8, pour laquelle l'axe de la prise aval doit être à
+0
16, D de la face d'entrée de la tuyère.
−00, 2D
Lors de l'installation des prises de pression, il faut tenir compte de l'épaisseur des joints et/ou du
matériel d'étanchéité.
5.2.5.2 L'axe de la prise doit rencontrer l'axe de la conduite et former avec lui un angle aussi voisin
que possible de 90°, mais dans tous les cas à 3° près de la perpendiculaire. La débouchure du trou doit
être circulaire. Les arêtes doivent être arasées à la paroi intérieure de la conduite, et l'angle doit être
aussi vif que possible. Afin d'assurer l'élimination de toutes les bavures et de tous les morfils sur l'arête
intérieure, il est permis de créer un léger arrondi, mais cet arrondi doit être aussi petit que possible et,
lorsqu'il est possible
...