ISO 4053-4:1978
(Main)Measurement of gas flow in conduits — Tracer methods — Part 4: Transit time method using radioactive tracers
Measurement of gas flow in conduits — Tracer methods — Part 4: Transit time method using radioactive tracers
Applies to flow measurement in conduits into which a tracer can be injected in such a way that effective mixing in single phase with the gas flowing in the pipe can be achieved. The fluid in the conduit can be a mixture of several gases provided the thermodynamic state and conditions of flow of this mixture are well defined. This part specifies the transit time method using radioactive tracers for the measurement of gas flow in conduits.
Mesurage de débits de gaz dans les conduites — Méthodes par traceurs — Partie 4: Méthode fondée sur le mesurage du temps de transit, utilisant des traceurs radioactifs
Measurement of gas flow in conduits - Tracer methods - Part IV: Transit time method using radioactive tracers
General Information
Relations
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4053ml
INTERNATIONAL STANDARD
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATIONWvlE~YHAPO~HAR OPfAHM3AlJMfl I-IO CTAHJJAPTM3A~MM.ORGANISATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Measurement of gas flow in conduits - Tracer methods -
Part IV : Transit time method using radioactive tracers
Mesurage de debits de gaz dans les conduites - Mthodes par traceurs -
Partie / V : Mthode fond&e sur Ie mesurage du temps de transit, utilisan t des traceurs radioactifs
First edition - 1978-09-01
UDC 532.575.87 : 621.039.85 Ref. No. ISO 4053/lV-1978 (E)
Descriptors : flow measurement, pipe flow, gas flow, tracer methods, statistical tests, error analysis.
Price based on 9 pages
---------------------- Page: 1 ----------------------
FOREWORD
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation
of national Standards institutes (ISO member bodies). The work of developing
International 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 4053/lV was developed by Technical Committee
ISO/TC 30, Measurement of fluid flow in closed conduits, and was circulated to the
member bodies in July 1977.
lt has been approved by the member bodies of the following countries :
Austral ia
Germany Poland
Belgium India
South Africa, Rep. of
Chile I reland
Spain
Czechoslovakia I taly
United Kingdom
Egypt, Arab Rep. of Korea, Rep. of
U.S.A.
Finland Mexico
U.S.S. R.
France Netherlands
Yugoslavia
The member body of the following country expressed disapproval of the document
on technical grounds :
Japan
@ International Organkation for Standardkation, 1978 l
Printed in Switzerland
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 4053/lV-1978 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Measurement of gas flow in conduits - Tracer methods -
Part IV : Transit time method using radioactive tracers
where
0 INTRODUCTION
V is the volume of the conduit between the detector
This International Standard is the fourth of a series of
positions;
Standards covering tracer methods of gas flow measurement
in conduits.
t is the transit time of the Iabelled fluid particles.
The complete series of Standards is as follows :
In general, the theoretical condition for the validity of the
-
formula is that the measuring section be “closed to dif-
Part l : General.
fusion”, i.e. that the ratio of the local velocity to the
-
Part IJ : Constant rate injection method using non-
Iongitudinal dispersion coefficient be equal at both ends
radioac tive tracerx
of the measuring section.
- Part Ill : Constan t rate injection method using
In practice, this condition is fulfilled when the conduit has
radioac tive tracers.
a constant Cross-section.
- Part IV: Transit time method using radioactive
The value of t is obtained by measuring the differente in
tracers.
abscissae of characteristic Points (in theory, the centre of
gravity, but in practice other characteristic Points may be
found, see 6.7) of recorded distributions, corresponding to
1 SCOPE AND FIELD OF APPLICATION
concentration/time distributions or their integrals, obtained
at each detector Position. The Signal from the detectors
This International Standard specifies the transit time
shall be proportional to the tracer concentration. The exact
method using radioactive tracers for the measurement of
value of the proportionality constant and hence the concen-
gas flow in conduits.
tration need not, however, be known.
The mass flow-rate is caiculated by determining simul-
taneously the volume flow-rate and the gas density.
2 REFERENCE
ISO 405311, Measurement of gas flo w in conduits - Tracer
methods - Part / : General. 4 REQUIRED CONDITIONS
4.1 Tracer
3 PRINCIPLE
The tracer shall meet the general requirements defined in
clause 5 of ISO 4053/1. A Iist of tracers generally used, with
Flow-rate measurement by the transit time method (for-
“Allen velocity method”) is based on their advantages and disadvantages, is also given in the same
merly called the
clause.
measuring the transit time of “Iabelled” particles between
two Cross-sections of the conduit a known distance apart.
Labelling of the fluid particles is achieved by injecting a
4.2 Mixing of tracer
tracer into the flow upstream of the two measurement
The tracer shall be sufficiently mixed with the flow at the
Cross-sections (i.e. detector positions) and the transit time
first detector Position for the recorded concentration/time
is determined from the differente of the mean arrival
distributions at both detectors to be adequately represen-
times of the tracer at each of the detector positions.
tative of the mean flow (see 5.1). The selection of the
Under certain conditions (see clause 4), the volume flow- positions for the injection and the detectors is controlled
rate 9” (see nomenclature in ISO 4053/1) in the measure- by the fluid velocity, tracer dispersion, and the conduit
ment section is given by : layout. The conditions for this selection are dealt with in
clause 5. At low Reynolds number, Re < 5 000, the mixing
V
=- of tracer is not sufficient and no reliable measurement tan
Q”
i be made.
1
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ISO 4053/lV-1978 (E)
5.2 Length of conduit between detector positions
4.3 Test procedure
The length of conduit necessary between the detector
The procedure for the preparation and the injection of the
positions depends on the axial velocity of the fluid, the
tracer gas (which in practice should be injected as rapidly
spatial dispersion of the tracer at the detector positions
as possible to minimize the longitudinal dispersion of the
and the required accuracy of the measurement of transit
tracer) is covered in 6.3 and 6.4. The internal volume of
time.
the measuring section shall be determined with sufficient
accuracy (see 5.7). Other requirements relating to the
The length of straight conduit, L, between detector pos-
tests and the calculation of the transit time from the data
itions, the various ratios, p, of the transit time to the mean
are given in clause 6.
duration for the tracer “pulse” to pass each detector
Position (i.e. corresponding to the passage of 99,7 % of the
tracer) and the various lengths of conduit, N, between the
5 CHOICE OF MEASURING LENGTH injection and first detector positions, are related to each
other by the formula :
In the transit time method, the measuring length consists
of two Parts : L = 4,25p (p + fl)
-
the length of conduit between the injection Point where L and N are expressed in conduit diameters.
and the Position of the first detector;
This relationship is shown graphically in figure 1.
-
the length of conduit between detectors.
If the concentration/time distributions are recorded on a
Single-channel recorder, it is necessary for the length of
conduit between detectors to be greater than the mean
Length of conduit between injection and first detector
5.1
spatial dispersion of the tracer at the detector positions
In theory, when the tracer concentration, C,, in the conduit
so that the recorded distributions do not overlap. This is
is measured at only a Single Point in each measurement
achieved when p > 1.
Cross-section, the length of conduit between the injection
If a multi-channel recorder is used, this distance tan be
and first detector shall be equal to or greater than the
reduced, but it is necessary that for accurate measurement
mixing distance.
of transit time the length of conduit between detectors
The mixing distance is defined as the shortest distance at
is not less than a half of the mean spatial dispersion of
which the maximum Variation of JE C, dt over the cross-
the tracer. For guidance, it is recommended to use in
section is less than some predetermined value (for example
practice p > 0,5.
0,5 %). (See clause 5 of ISO 4053/1.)
There are, however, insufficient experimental results
5.3 Measuring section
available to relate variations in JOC, dt at the first detector
Position, to the Overall accuracy of transit time as deter-
For the highest accuracy of flow measurement, the length
mined from concentration measurements at Single Points
of conduit between detector positions shall consist of a
in the measurement Cross-sections.
straight pipe of uniform Cross-section and shall contain no
pipe fittings or sections where dead zones are likely to
If the measurement of concentration at each detector
affect the concentration/time distribution measured at
Position represents the mean concentration in the cross-
the second detector. Examples of such fittings and sections
section (for example by simultaneous measurements at
are valves, flow regulators, abrupt changes of Cross-sectional
many Points or by a detector sensitive to tracer across
area, closed-ended branch pipes or sharp bends.
the Cross-section), the degree of mixing required at the
first detector Position is not as great as that corresponding
The Overall accuracy of the flow measurement depends
to the mixing distance. In these circumstances the necessary
on the accuracy with which the internal volume of the
distance between the injection Position and the first
measuring section has been determined.
detector Position tan be considerably less than the mixing
distance. For example, when using a y-emitting tracer
centrally injected into a conduit and detecting by three
5.4 Losses and additions
scintillation detectors positioned at each measurement
Cross-section, and when the distance between injection Additions of fluid upstream of the first detector Position,
and the first detector is only 12 conduit diameters, no of the same nature as the fluid in the conduit, do not
result provided that this fluid is mixed with the
additional error in flow-rate measurement has been observed affect the
main flow at the f irst detector posit ion.
in practice
Losses of fluid from the conduit before the first detector
The length of conduit between the injection Position and
Position do not affect the result but, if the tracer is not
the first detector should preferably contain no Pipe fittings
completely mixed at the Point of loss, the amplitude of
or sections likely to increase significantly the Iongitudinal
the concentration/time distribution at the detector pos-
dispersion of tracer at the detector positions. Examples of
itions may be affected and its value changed by a constant
such fittings and sections are valves, flow regulators and
flow distribution headers. factor.
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ISO 4053/lV-1978 (E)
Losses or additions of fluid in the length of conduit This expression may also be used to estimate the amount
between the detector positions would Cause serious errors of tracer to be injected for each flow measurement from
a knowledge of the sensitivity of the measurement detec-
in the measurement of flow-rate. Consequently, it is essen-
tors. The amount of injected tracer shall be such that the
tial that the conduit between the two detector positions
tracer concentration at the detector Position be within
contain no branch connections and is free from leaks.
the linear range of the detector.
6 PROCEDURE
6.4 Injection of tracer gas
6.1 Handling of radioisotopes
In Order to minimize dispersion of the measured concen-
tration/time distributions, the tracer shall be injected as
The use of rad ioisotopes (stor ing, transportation, hand ling)
rapidly as possible, with no “tailing” of the injected gas
shal I comply w Nith any ex isting statutory regulations.
from the injection tubes within the conduit. This tan be
achieved by any of the following means :
6.2 Location of injection Points
a) by means of injection valves at the extremity of
The number and Position of injection Points located at
each injection Point (for example spring-loaded pop-
the injection Cross-section depends mainly on the length
valves); these valves shall open simultaneously, close
of conduit between the injection Position and the first
rapidly and be leak-free;
detector Position and the method of measuring the tracer
concentration at the detector positions (i.e. “averaging”
by ensu ring that the injected tracer is flushed into
b)
method or Single-Point Sample).
the conduit flow of t racer-f ree
by a gas;
When the available length of conduit between the injection NOTE - The tracer may be injected in the conduit by means
of an additional pressure of gas according to methods consistent
Point and the first detector is less than the theoretical
with either of the above requirements.
mixing distance, it is recommended to proceed as men-
tioned in clause 6 of 130 4053/l. lt is advisable to choose
c) by breaking with a suitable device an ampoule
procedures which enable the injection of all the tracer to
containing the gas to be inj ected in the conduit.
be nearly instantaneous. In particular, a suitable procedure
consists in using a Single central injection against the
6.5 Detection of tracer
flow or any other device which respects the symmetry of
the conduit; injection may also be made upstream of a
The tracer concentrations tan be determined with detectors
fan or a turbulente-generating device. If multi-orifice
situated within the conduit or preferably outside or with
injections are used, the device shall be designed so as to
detector flow-cells for sampling the flow-rate in the
allow a simultaneous injection in every Point.
measuring Cross-sections.
The differente in the time responses of thedetector arrange-
6.3 Preparation of the injected gas
ments at the two Cross-sections shall be negligible compared
The concentration of tracer in the injected gas shall be
to the transit time. lt is always desirable to adopt identical
uniform. Homogeneity is generally achieved by molecular
detectors in both measuring Cross-sections.
diffusion.
If the mixture quality or the detectors are suspect, the
The required concentration will depend on the volume sf
procedure shall be as follows : several detectors shall be
gas to be injected for each measurement, the volume flow-
positioned around the conduit at each measuring cross-
rate to be measured, the degree of longitudinal dispersion
section, and the transit times measured by detectors
of the tracer at the detector positions and the sensitivity of
situated in the same geometrical configurations shall be
the detectors. In the case of a rapid symmetrical injection
compared.
of tracer, the estimation of its maximum concentration,
c ,,,, in curies per cubic metre, in an unobstructed straight A rapid response time of the detection arrangement tan be
pipe of diameter D, at N conduit diameters downstream obtained, for example, by the use of an integrating count
of the injection Point tan be obtained from the following ratemeter to measure the integral of the concentration/time
expression : distribution at each measurement Cross-section.
3A
c, 25
6.6 Number of injections
403&i
The number of successive injections required for each
where A is the amount of tracer injected, in curies.
measurement of flow-rate depends on steadiness of the flow
It is of in terest to note that the maxi mum concent being measured, the random error in determining the
does not d epend on the fl ow-r *ate i n the conduit. transit time and the required Overall limit of uncertainty on
the measurement of flow-rate.
When a turbulente-generating device is positioned in the
Because in practice an absolutely constant flow-rate is
measuring length between the injection Position and the
rarely a
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 4053-4:1997
01-september-1997
Measurement of gas flow in conduits - Tracer methods - Part IV: Transit time
method using radioactive tracers
Measurement of gas flow in conduits -- Tracer methods -- Part 4: Transit time method
using radioactive tracers
Mesurage de débits de gaz dans les conduites -- Méthodes par traceurs -- Partie 4:
Méthode fondée sur le mesurage du temps de transit, utilisant des traceurs radioactifs
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 4053-4:1978
ICS:
17.120.10 Pretok v zaprtih vodih Flow in closed conduits
SIST ISO 4053-4:1997 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
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SIST ISO 4053-4:1997
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SIST ISO 4053-4:1997
4053ml
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INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATIONWvlE~YHAPO~HAR OPfAHM3AlJMfl I-IO CTAHJJAPTM3A~MM.ORGANISATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Measurement of gas flow in conduits - Tracer methods -
Part IV : Transit time method using radioactive tracers
Mesurage de debits de gaz dans les conduites - Mthodes par traceurs -
Partie / V : Mthode fond&e sur Ie mesurage du temps de transit, utilisan t des traceurs radioactifs
First edition - 1978-09-01
UDC 532.575.87 : 621.039.85 Ref. No. ISO 4053/lV-1978 (E)
Descriptors : flow measurement, pipe flow, gas flow, tracer methods, statistical tests, error analysis.
Price based on 9 pages
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FOREWORD
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation
of national Standards institutes (ISO member bodies). The work of developing
International 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 4053/lV was developed by Technical Committee
ISO/TC 30, Measurement of fluid flow in closed conduits, and was circulated to the
member bodies in July 1977.
lt has been approved by the member bodies of the following countries :
Austral ia
Germany Poland
Belgium India
South Africa, Rep. of
Chile I reland
Spain
Czechoslovakia I taly
United Kingdom
Egypt, Arab Rep. of Korea, Rep. of
U.S.A.
Finland Mexico
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France Netherlands
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on technical grounds :
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Measurement of gas flow in conduits - Tracer methods -
Part IV : Transit time method using radioactive tracers
where
0 INTRODUCTION
V is the volume of the conduit between the detector
This International Standard is the fourth of a series of
positions;
Standards covering tracer methods of gas flow measurement
in conduits.
t is the transit time of the Iabelled fluid particles.
The complete series of Standards is as follows :
In general, the theoretical condition for the validity of the
-
formula is that the measuring section be “closed to dif-
Part l : General.
fusion”, i.e. that the ratio of the local velocity to the
-
Part IJ : Constant rate injection method using non-
Iongitudinal dispersion coefficient be equal at both ends
radioac tive tracerx
of the measuring section.
- Part Ill : Constan t rate injection method using
In practice, this condition is fulfilled when the conduit has
radioac tive tracers.
a constant Cross-section.
- Part IV: Transit time method using radioactive
The value of t is obtained by measuring the differente in
tracers.
abscissae of characteristic Points (in theory, the centre of
gravity, but in practice other characteristic Points may be
found, see 6.7) of recorded distributions, corresponding to
1 SCOPE AND FIELD OF APPLICATION
concentration/time distributions or their integrals, obtained
at each detector Position. The Signal from the detectors
This International Standard specifies the transit time
shall be proportional to the tracer concentration. The exact
method using radioactive tracers for the measurement of
value of the proportionality constant and hence the concen-
gas flow in conduits.
tration need not, however, be known.
The mass flow-rate is caiculated by determining simul-
taneously the volume flow-rate and the gas density.
2 REFERENCE
ISO 405311, Measurement of gas flo w in conduits - Tracer
methods - Part / : General. 4 REQUIRED CONDITIONS
4.1 Tracer
3 PRINCIPLE
The tracer shall meet the general requirements defined in
clause 5 of ISO 4053/1. A Iist of tracers generally used, with
Flow-rate measurement by the transit time method (for-
“Allen velocity method”) is based on their advantages and disadvantages, is also given in the same
merly called the
clause.
measuring the transit time of “Iabelled” particles between
two Cross-sections of the conduit a known distance apart.
Labelling of the fluid particles is achieved by injecting a
4.2 Mixing of tracer
tracer into the flow upstream of the two measurement
The tracer shall be sufficiently mixed with the flow at the
Cross-sections (i.e. detector positions) and the transit time
first detector Position for the recorded concentration/time
is determined from the differente of the mean arrival
distributions at both detectors to be adequately represen-
times of the tracer at each of the detector positions.
tative of the mean flow (see 5.1). The selection of the
Under certain conditions (see clause 4), the volume flow- positions for the injection and the detectors is controlled
rate 9” (see nomenclature in ISO 4053/1) in the measure- by the fluid velocity, tracer dispersion, and the conduit
ment section is given by : layout. The conditions for this selection are dealt with in
clause 5. At low Reynolds number, Re < 5 000, the mixing
V
=- of tracer is not sufficient and no reliable measurement tan
Q”
i be made.
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5.2 Length of conduit between detector positions
4.3 Test procedure
The length of conduit necessary between the detector
The procedure for the preparation and the injection of the
positions depends on the axial velocity of the fluid, the
tracer gas (which in practice should be injected as rapidly
spatial dispersion of the tracer at the detector positions
as possible to minimize the longitudinal dispersion of the
and the required accuracy of the measurement of transit
tracer) is covered in 6.3 and 6.4. The internal volume of
time.
the measuring section shall be determined with sufficient
accuracy (see 5.7). Other requirements relating to the
The length of straight conduit, L, between detector pos-
tests and the calculation of the transit time from the data
itions, the various ratios, p, of the transit time to the mean
are given in clause 6.
duration for the tracer “pulse” to pass each detector
Position (i.e. corresponding to the passage of 99,7 % of the
tracer) and the various lengths of conduit, N, between the
5 CHOICE OF MEASURING LENGTH injection and first detector positions, are related to each
other by the formula :
In the transit time method, the measuring length consists
of two Parts : L = 4,25p (p + fl)
-
the length of conduit between the injection Point where L and N are expressed in conduit diameters.
and the Position of the first detector;
This relationship is shown graphically in figure 1.
-
the length of conduit between detectors.
If the concentration/time distributions are recorded on a
Single-channel recorder, it is necessary for the length of
conduit between detectors to be greater than the mean
Length of conduit between injection and first detector
5.1
spatial dispersion of the tracer at the detector positions
In theory, when the tracer concentration, C,, in the conduit
so that the recorded distributions do not overlap. This is
is measured at only a Single Point in each measurement
achieved when p > 1.
Cross-section, the length of conduit between the injection
If a multi-channel recorder is used, this distance tan be
and first detector shall be equal to or greater than the
reduced, but it is necessary that for accurate measurement
mixing distance.
of transit time the length of conduit between detectors
The mixing distance is defined as the shortest distance at
is not less than a half of the mean spatial dispersion of
which the maximum Variation of JE C, dt over the cross-
the tracer. For guidance, it is recommended to use in
section is less than some predetermined value (for example
practice p > 0,5.
0,5 %). (See clause 5 of ISO 4053/1.)
There are, however, insufficient experimental results
5.3 Measuring section
available to relate variations in JOC, dt at the first detector
Position, to the Overall accuracy of transit time as deter-
For the highest accuracy of flow measurement, the length
mined from concentration measurements at Single Points
of conduit between detector positions shall consist of a
in the measurement Cross-sections.
straight pipe of uniform Cross-section and shall contain no
pipe fittings or sections where dead zones are likely to
If the measurement of concentration at each detector
affect the concentration/time distribution measured at
Position represents the mean concentration in the cross-
the second detector. Examples of such fittings and sections
section (for example by simultaneous measurements at
are valves, flow regulators, abrupt changes of Cross-sectional
many Points or by a detector sensitive to tracer across
area, closed-ended branch pipes or sharp bends.
the Cross-section), the degree of mixing required at the
first detector Position is not as great as that corresponding
The Overall accuracy of the flow measurement depends
to the mixing distance. In these circumstances the necessary
on the accuracy with which the internal volume of the
distance between the injection Position and the first
measuring section has been determined.
detector Position tan be considerably less than the mixing
distance. For example, when using a y-emitting tracer
centrally injected into a conduit and detecting by three
5.4 Losses and additions
scintillation detectors positioned at each measurement
Cross-section, and when the distance between injection Additions of fluid upstream of the first detector Position,
and the first detector is only 12 conduit diameters, no of the same nature as the fluid in the conduit, do not
result provided that this fluid is mixed with the
additional error in flow-rate measurement has been observed affect the
main flow at the f irst detector posit ion.
in practice
Losses of fluid from the conduit before the first detector
The length of conduit between the injection Position and
Position do not affect the result but, if the tracer is not
the first detector should preferably contain no Pipe fittings
completely mixed at the Point of loss, the amplitude of
or sections likely to increase significantly the Iongitudinal
the concentration/time distribution at the detector pos-
dispersion of tracer at the detector positions. Examples of
itions may be affected and its value changed by a constant
such fittings and sections are valves, flow regulators and
flow distribution headers. factor.
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SIST ISO 4053-4:1997
ISO 4053/lV-1978 (E)
Losses or additions of fluid in the length of conduit This expression may also be used to estimate the amount
between the detector positions would Cause serious errors of tracer to be injected for each flow measurement from
a knowledge of the sensitivity of the measurement detec-
in the measurement of flow-rate. Consequently, it is essen-
tors. The amount of injected tracer shall be such that the
tial that the conduit between the two detector positions
tracer concentration at the detector Position be within
contain no branch connections and is free from leaks.
the linear range of the detector.
6 PROCEDURE
6.4 Injection of tracer gas
6.1 Handling of radioisotopes
In Order to minimize dispersion of the measured concen-
tration/time distributions, the tracer shall be injected as
The use of rad ioisotopes (stor ing, transportation, hand ling)
rapidly as possible, with no “tailing” of the injected gas
shal I comply w Nith any ex isting statutory regulations.
from the injection tubes within the conduit. This tan be
achieved by any of the following means :
6.2 Location of injection Points
a) by means of injection valves at the extremity of
The number and Position of injection Points located at
each injection Point (for example spring-loaded pop-
the injection Cross-section depends mainly on the length
valves); these valves shall open simultaneously, close
of conduit between the injection Position and the first
rapidly and be leak-free;
detector Position and the method of measuring the tracer
concentration at the detector positions (i.e. “averaging”
by ensu ring that the injected tracer is flushed into
b)
method or Single-Point Sample).
the conduit flow of t racer-f ree
by a gas;
When the available length of conduit between the injection NOTE - The tracer may be injected in the conduit by means
of an additional pressure of gas according to methods consistent
Point and the first detector is less than the theoretical
with either of the above requirements.
mixing distance, it is recommended to proceed as men-
tioned in clause 6 of 130 4053/l. lt is advisable to choose
c) by breaking with a suitable device an ampoule
procedures which enable the injection of all the tracer to
containing the gas to be inj ected in the conduit.
be nearly instantaneous. In particular, a suitable procedure
consists in using a Single central injection against the
6.5 Detection of tracer
flow or any other device which respects the symmetry of
the conduit; injection may also be made upstream of a
The tracer concentrations tan be determined with detectors
fan or a turbulente-generating device. If multi-orifice
situated within the conduit or preferably outside or with
injections are used, the device shall be designed so as to
detector flow-cells for sampling the flow-rate in the
allow a simultaneous injection in every Point.
measuring Cross-sections.
The differente in the time responses of thedetector arrange-
6.3 Preparation of the injected gas
ments at the two Cross-sections shall be negligible compared
The concentration of tracer in the injected gas shall be
to the transit time. lt is always desirable to adopt identical
uniform. Homogeneity is generally achieved by molecular
detectors in both measuring Cross-sections.
diffusion.
If the mixture quality or the detectors are suspect, the
The required concentration will depend on the volume sf
procedure shall be as follows : several detectors shall be
gas to be injected for each measurement, the volume flow-
positioned around the conduit at each measuring cross-
rate to be measured, the degree of longitudinal dispersion
section, and the transit times measured by detectors
of the tracer at the detector positions and the sensitivity of
situated in the same geometrical configurations shall be
the detectors. In the case of a rapid symmetrical injection
compared.
of tracer, the estimation of its maximum concentration,
c ,,,, in curies per cubic metre, in an unobstructed straight A rapid response time of the detection arrangement tan be
pipe of diameter D, at N conduit diameters downstream obtained, for example, by the use of an integrating count
of the injection Point tan be obtained from the following ratemeter to measure the integral of the concentration/time
expression : distribution at each measurement Cross-section.
3A
c, 25
6.6 Number of injections
403&i
The number of successive injections required for each
where A is the amount of tracer injected, in curies.
measurement of flow-rate depends on stead
...
4053/IV
NORME INTERNATIONALE
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.MEMYHAl’OCHAR OPrAHM3AUMR n0 CTAH~Af’TM3ALWlM.ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Mesurage de débits de gaz dans les conduites - MAthodes par
traceurs -
Partie IV : Méthode.fondée sur le mesurage du temps de
transit, utilisant des traceurs radioactifs
Measurement of gas flow in conduits - Tracer methods -
Part / V : Transit time method using radioactive tracers
Première édition - 1978-09-01
R6f. no : ISO 4053/lV-1978 (F)
CDU 532.575.87 : 621.039.85
écoulement de gaz, méthode par traceurs, test statistique, calcul d’erreur.
Descripteurs : mesurage de débit, écoulement en conduite fermée,
Prix basé sur 9 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 1’60. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont
soumis aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme
Normes internationales par le Conseil de I’ISO.
La Norme internationale ISO 4053/lV a été élaborée par le comité technique
lSO/TC 30, Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées, et a été soumise
aux comités membres en juillet 1977.
Les comités membres des pays suivants l’ont approuvée :
Afrique du Sud, Rép. d’ Espagne Pays-Bas
Allemagne Finlande
Pologne
Australie France
Royaume-Uni
Belgique Inde Tchécoslovaquie
Chili Irlande U.R.S.S.
Corée, Rép. de Italie U.S.A.
Égypte, Rép. arabe d’
Mexique Yougoslavie
Le comité membre du pays suivant l’a désapprouvée pour des raisons techniques :
Japon
0 Organisation internationale de normalisation, 1978 l
Imprimé en Suisse
---------------------- Page: 2 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 4053/lV-1978 (F)
Mesurage de débits de gaz dans les conduites - Méthodes par
traceurs -
Partie IV : MRthode fondée sur le mesurage du temps de
transit, utilisant des traceurs radioactifs
0 INTRODUCTION où
La présente Norme internationale est la quatrième d’une V est le volume de la conduite entre les deux sections
série de normes relatives au mesurage de débits de gaz dans de détection;
les conduites à l’aide de méthodes par traceurs.
? est le temps de transit des particules marquées.
La série complète des Normes internationales est la
D’une manière générale, la condition théorique de validité
suivante :
de la formule est que le tronçon de mesurage soit fermé à
- Partie / : Généralités. la diffusion, c’est-à-dire que le rapport entre la vitesse et
le coefficient de dispersion longitudinale soit le même aux
- Partie Il : Méthode d’injection à débit constant, uti-
deux extrémités de la section de mesurage.
lisant des traceurs non radioactifs.
En pratique, cette condition est satisfaite dans le cas d’une
- Partie Ill : Méthode d’injection à débit constant, uti-
conduite à section constante.
lisant des traceurs radioactifs.
On obtient la valeur ten mesurant la différencedes abscisses
- Partie l V : Méthode du temps de transit, utilisant des
des points caractéristiques (en théorie le centre de gravité,
traceurs radioactifs.
mais en pratique on peut trouver d’autres points caractéris-
tiques, voir 6.7) sur des courbes enregistrées de répartition
correspondant aux courbes concentrationkemps ou à leurs
1 OBJET ET DOMAINE D’APPLICATION
intégrales, obtenues en chaque position de détection. Le
signal enregistré par les détecteurs doit être proportionnel
La présente Norme internationale spécifie la méthode du
à la concentration du traceur, mais il n’est pas nécessaire
temps de transit (antérieurement appelée «méthode
de connaître la valeur exacte du coefficient de proportion-
d’AIlen») utilisant des traceurs radioactifs, pour le mesurage
nalité et, par conséquent, la valeur de la concentration.
de débits de gaz dans les conduites.
Le débit-masse est calculé après détermination simultanée
du débit-volume et de la masse volumique du gaz.
2 RÉFÉRENCE
4 CONDITIONS REQUISES
ISO 405311, Mesurage de débits de gaz dans les conduites -
Méthodes par traceurs - Partie 1: Généralités.
4.1 Traceur
Le traceur doit remplir les conditions générales définies
3 PRINCIPE
au‘chapitre 5 de I’ISO 4053/1. Une liste de traceurs géné-
ralement utilisés, avec leurs avantages et leurs inconvénients,
Mesurage du temps de transit de particules «marquées»,
y est egalement donnée.
entre deux sections droites d’une conduite éloignées d’une
distance connue. Marquage des particules par injection d’un
traceur dans l’écoulement, en amont des deux sections de 4.2 Mélange du traceur
mesurage (c’est-à-dire les positions des détecteurs) et déter-
Le traceur doit être suffisamment mélangé à l’écoulement
mination du temps de transit en faisant la différence des
au niveau du premier détecteur pour que les fonctions
temps moyens d’arrivée du traceur au niveau de chacune
concentrationkemps enregistrées au niveau des deux
des positions de détection.
détecteurs soient bien représentatives de l’écoulement
Dans certaines conditions (voir chapitre 4), le débit-volume moyen (voir 5.1). Le choix des positions de l’injection
Q, (voir nomenclature dans I’ISO 4053/1) dans le tronçon et des détecteurs dépend de la vitesse du fluide, de la
de mesurage est donné par la formule
dispersion du traceur et de la configuration de la conduite.
Les conditions de ce choix sont traitées au chapitre 5. Aux
V
=- faibles nombres de Reynolds, Re < 5 000, le mélange n’est
4”
t pas effectif et aucun mesurage valable ne peut être fait.
1
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 4053/lV-1978 (F)
II est préférable que la longueur de conduite comprise
4.3 Mode opératoire
entre le point d’injection et le premier détecteur ne contien-
Le mode opératoire pour la préparation et l’injection du
ne aucun accessoire de tuyauterie ni aucune section suscep-
gaz traceur (qui doit, en pratique, se faire aussi rapidement
tible d’augmenter de façon notable la dispersion longitu-
que possible pour réduire la dispersion longitudinale du
dinale du traceur aux points de détection. Par accessoire
traceur) est traité en 6.3 et 6.4. Le volume intérieur de la
de tuyauterie et sections, on entend, par exemple, des
section de mesurage doit être déterminé avec une précision
robinets, des régulateurs de débit, des distributeurs.
suffisante (voir 6.7). D’autres conditions relatives aux essais
et au calcul du temps de transit à partir des données dispo-
nibles sont précisées au chapitre 6.
5.2 Longueur de conduite entre les détecteurs
La longueur de conduite nécessaire entre les positions de
détection dépend de la vitesse axiale du fluide, de la réparti-
5 CHOIX DU TRONÇON DE MESURAGE
tion dans l’espace du traceur au niveau des détecteurs et
de la précision requise sur la mesure du temps de transit.
Dans la méthode du temps de transit, le tronçon de mesurage
comporte deux parties :
La longueur droite de conduite, L, entre les détecteurs, les
différents rapports, p, du temps d.e transit au temps moyen
- la longueur de conduite comprise entre le point
de passage de I%impuIsion» du traceur entre les deux points
d’injection et la position du premier détecteur;
de détection (c’est-àdire le temps correspondant au passage
--- la longueur de conduite comprise entre les deux
de 99,7 % du traceur) et les différentes longueurs de
détecteurs.
conduite, N, entre le point d’injection et le premier détec-
teur sont liés entre eux par l’expression
L =4,25p (p +fi,
5.1 Longueur de conduite entre le point d’injection et
le premier détecteur
où L et N sont exprimés en nombre de diamètres de
conduite.
En théorie, lorsque la concentration, C,, du traceur dans
la conduite n’est mesurée qu’en un seul point dans chaque
Cette relation est représentée graphiquement à la figure 1.
section droite de mesurage, la longueur de conduite comprise
entre le point d’injection et le premier détecteur doit être
Si l’on enregistre les courbes concentration/temps sur un
égale ou supérieure à la longueur de bon mélange.
appareil monovoie, il est nécessaire que la longueur de
conduite comprise entre les deux détecteurs soit ‘supérieure
La longueur de bon mélange se définit comme la distance
à la dispersion spatiale moyenne du traceur au niveau des
la plus courte à partir de laquelle la variation maximale de
positions de détection, de manière à ne pas avoir de recou-
JE C, dt dans la section est inférieure à une valeur déter-
vrement des courbes enregistrées. Cette condition est remplie
minée à l’avance (par exemple 0,5 %). (Voir chapitre 6
quandp> 1.
de I’ISO 4053/1.)
Si l’on utilise un enregistreur multivoie, cette longueur
II n’existe cependant pas suffisamment de résultats expéri-
peut être réduite, mais pour mesurer avec précision le temps
mentaux disponibles pour rapporter les variations de
de transit, il est nécessaire que la longueur de conduite
JOC, dt au niveau du premier détecteur à la précision
comprise entre les deux détecteurs ne soit pas inférieure
globale du temps de transit déterminée par des mesurages
4 la moitié de la dispersion moyenne spatiale du traceur.
de concentration en des points isolés des sections de mesu-
A titre indicatif, il est recommandé d’utiliser en pratique
rage.
p > 0,5.
Si la mesure de la concentration au niveau de chaque
détecteur représente la concentration moyenne dans la
section (par exemple, mesurages simultanés en plusieurs
5.3 Tronçon de mesurage
points ou par un détecteur sensible au traceur sur toute la
section), le degré de bon mélange requis au niveau du
Pour obtenir une précision maximale sur la mesure du
premier détecteur n’est pas aussi grand que celui qui corres-
débit, le tronçon de conduite situé entre les deux détecteurs
pond exactement à la longueur de bon mélange. Dans ce
doit être rectiligne et de section uniforme et ne comporter
cas, l’écartement nécessaire entre le point d’injection et
aucun accessoire de tuyauterie ni sections dans lesquelles
le premier détecteur peut être considérablement moindre
des espaces morts pourraient affecter la courbe concentra-
que la longueur de bon mélange. Par exemple, en utilisant
tion/temps mesurée au niveau du second détecteur. Par
un émetteur y injecté en plein centre d’une conduite et
accessoires de tuyauteries et sections, on entend, par
détecté par trois détecteurs à scintillation disposés en
exemple, des robinets, des régulateurs de débit, des varia-
anneau à chaque section de mesurage, lorsque la distance
tions brusques de la section, des dérivations à extrémités
séparant le point d’injection du premier détecteur est
fermées ou des coudes accentués.
égale à seulement douze diamètres de conduite, aucune
En outre, la précision globale sur la mesure du débit dépend
erreur supplémentaire notable, par rapport à une configu-
ration comportant de plus grandes longueurs, n’a pu être de la précision avec laquelle le volume interne du tronçon
décelée dans les conditions de l’expérience. de mesurage a été déterminé.
2
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 4053/lV-1978 (F)
5.4 Pertes et apports mètre cube, dans une conduite rectiligne de diamètre D,
sans obstacle, à N diamètres de conduite en aval du point
Les apports de fluide de même nature que le fluide de la
d’injection peut être faîte à l’aide de la formule
conduite en amont du premier détecteur n’affectent pas
les résultats, dans la mesure où le fluide se trouve mélangé 3A
c, =
à l’écoulement principal lorsqu’il atteint le premier détecteur.
4D3@
Les pertes de fluide avant le premier détecteur n’affectent
où A est la quantité de traceur injectée, en curies.
par le résultat, mais, si’ le traceur n’est pas complètement
II est intéressant de noter que cette concentration maximale
mélangé au point où la perte se produit, l’amplitude de la
ne dépend pas du débit dans la conduite.
courbe concentrationkemps peut en être affectée au niveau
des détecteurs et sa valeur peut être modifiée par un facteur
Lorsqu’un dispositif, augmentant artificiellement la turbu-
constant.
lence, est intercalé entre le point d’injection et la première
Les pertes ou apports de fluide dans la longueur deconduite
section de mesurage, la valeur de la concentration maximale
comprise entre les détecteurs provoquent des erreurs
peut être supérieure à celle indiquée par la formule ci-dessus.
considérables sur la mesure du débit. II est, par conséquent,
Cette expression peut aussi servir à évaluer la quantité de
primordial que la conduite ne comporte aucune tubulure
traceur à injecter pour chaque mesurage de débit, à partir
de dérivation entre les deux détecteurs et que l’on n’y
de la valeur connue de la sensibilité des détecteurs de
observe aucune fuite.
mesurage. La quantité de traceur injectée doit être telle que
sa concentration au point de détection soit dans la gamme
6 MODE OPÉRATOIRE
de linéarité du détecteur.
6.1 Manipulation des isotopes radioactifs
6.4 Injection du gaz traceur
La manipulation des radio-isotopes (stockage, transport,
Pour réduire au maximum la dispersion de la répartition
mise en œuvre) doit s’effectuer conformément à la Iégis-
mesurée concentrationkemps, le traceur doit être injecté
lation en vigueur.
aussi rapidement que possible sans qu’il subsiste de résidus
d’injection dans les tubes d’injection, qui s’écoulent ensuite
6.2 Emplacement des points d’injection
dans la conduite. Cette injection peut se réaliser de l’une
des manières suivantes :
Le nombre et la position des points d’injection situés dans
la section d’injection dépendent, principalement, de la
a) par l’intermédiaire de robinets d’injection placés
longueur de conduite comprise entre le point d’injection et
à l’extrémité de chaque point d’injection (par exemple,
le premier détecteur et de la méthode de mesurage de la
des soupapes chargées par des ressorts) qui s’ouvrent
concentration du traceur au niveau des détecteurs (c’est-à-
simultanément, se ferment rapidement et sont étanches;
dire méthode de la «moyenne)) ou prélèvement unique).
b) en assurant l’évacuation du gaz injecté dans la
Lorsque la longueur de la conduite disponible entre le
conduite par injection d’une certaine quantité de gaz
point d’injection et le premier détecteur est inférieure à la
exempt de traceur;
longueur théorique de bon mélange, il est recommandé de
NOTE - Le traceur peut être injecté dans la conduite sous une
procéder comme il est indiqué au chapitre 6 de I’ISO 4053/1.
pression additionnelle de gaz, par des méthodes compatibles avec
II conviendra de choisir les procédés qui permettent I’injec-
l’une ou l’autre des exigences ci-dessus.
tion pratiquement instantanée de l’ensemble du traceur.
En particulier, un procéde approprié consiste à utiliser .c) en brisant, à l’aide d’un dispositif approprié, une
l’injection à contre-courant d’un jet central, ou tout autre ampoule contenant le traceur à injecter dans la conduite.
système respectant la symétrie de la conduite; l’injection
peut encore s’effectuer en amont d’un ventilateur ou d’un
6.5 Détection du traceur
dispositif générateur de turbulence. Si l’on utilise plusieurs
points d’injection, l’ensemble devra être conçu de façon
Les concentrations du traceur peuvent être déterminées
à permettre une injection simultanée en tous points.
par des détecteurs situés à I’interieur ou, de préférence,
à l’extérieur de la conduite, ou par des cellules de détec-
6.3 Préparation du gaz injecté tion échantillonnant dans les sections de mesurage.
La concentration du traceur dans le gaz injecté doit être La différence des temps de réponse des détecteurs dans les
uniforme. L’homogénéité est en général réalisée par diffu-
deux sections doit être négligeable vis-à-vis du temps de
sion moléculaire. transit. On aura toujours intérêt à adopter des détecteurs
identiques dans les deux sections de mesurage.
La concentration requise dépend du volume de gaz à
injecter pour chaque mesurage du débit-volume à mesurer, Si l’on a des doutes sur la qualité du mélange et sur les
du degré de dispersion longitudinale du traceur au niveau détecteurs, on disposera plusieurs détecteurs sur la péri-
des détecteurs et de la sensibilite de ces derniers. Dans le phérie de la conduite dans une même section et on compa-
cas d’une injection symétrique rapide du traceur, l’évaluation rera les résultats obtenus pour des détecteurs placés dans
les mêmes configurations géométriques.
de sa concentration maximale, C,, exprimée en curies par
3
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ISO 4053/lV-1978 (F)
Un temps de réponse rapide
...
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Mesurage de débits de gaz dans les conduites - MAthodes par
traceurs -
Partie IV : Méthode.fondée sur le mesurage du temps de
transit, utilisant des traceurs radioactifs
Measurement of gas flow in conduits - Tracer methods -
Part / V : Transit time method using radioactive tracers
Première édition - 1978-09-01
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écoulement de gaz, méthode par traceurs, test statistique, calcul d’erreur.
Descripteurs : mesurage de débit, écoulement en conduite fermée,
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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 1’60. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont
soumis aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme
Normes internationales par le Conseil de I’ISO.
La Norme internationale ISO 4053/lV a été élaborée par le comité technique
lSO/TC 30, Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées, et a été soumise
aux comités membres en juillet 1977.
Les comités membres des pays suivants l’ont approuvée :
Afrique du Sud, Rép. d’ Espagne Pays-Bas
Allemagne Finlande
Pologne
Australie France
Royaume-Uni
Belgique Inde Tchécoslovaquie
Chili Irlande U.R.S.S.
Corée, Rép. de Italie U.S.A.
Égypte, Rép. arabe d’
Mexique Yougoslavie
Le comité membre du pays suivant l’a désapprouvée pour des raisons techniques :
Japon
0 Organisation internationale de normalisation, 1978 l
Imprimé en Suisse
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Mesurage de débits de gaz dans les conduites - Méthodes par
traceurs -
Partie IV : MRthode fondée sur le mesurage du temps de
transit, utilisant des traceurs radioactifs
0 INTRODUCTION où
La présente Norme internationale est la quatrième d’une V est le volume de la conduite entre les deux sections
série de normes relatives au mesurage de débits de gaz dans de détection;
les conduites à l’aide de méthodes par traceurs.
? est le temps de transit des particules marquées.
La série complète des Normes internationales est la
D’une manière générale, la condition théorique de validité
suivante :
de la formule est que le tronçon de mesurage soit fermé à
- Partie / : Généralités. la diffusion, c’est-à-dire que le rapport entre la vitesse et
le coefficient de dispersion longitudinale soit le même aux
- Partie Il : Méthode d’injection à débit constant, uti-
deux extrémités de la section de mesurage.
lisant des traceurs non radioactifs.
En pratique, cette condition est satisfaite dans le cas d’une
- Partie Ill : Méthode d’injection à débit constant, uti-
conduite à section constante.
lisant des traceurs radioactifs.
On obtient la valeur ten mesurant la différencedes abscisses
- Partie l V : Méthode du temps de transit, utilisant des
des points caractéristiques (en théorie le centre de gravité,
traceurs radioactifs.
mais en pratique on peut trouver d’autres points caractéris-
tiques, voir 6.7) sur des courbes enregistrées de répartition
correspondant aux courbes concentrationkemps ou à leurs
1 OBJET ET DOMAINE D’APPLICATION
intégrales, obtenues en chaque position de détection. Le
signal enregistré par les détecteurs doit être proportionnel
La présente Norme internationale spécifie la méthode du
à la concentration du traceur, mais il n’est pas nécessaire
temps de transit (antérieurement appelée «méthode
de connaître la valeur exacte du coefficient de proportion-
d’AIlen») utilisant des traceurs radioactifs, pour le mesurage
nalité et, par conséquent, la valeur de la concentration.
de débits de gaz dans les conduites.
Le débit-masse est calculé après détermination simultanée
du débit-volume et de la masse volumique du gaz.
2 RÉFÉRENCE
4 CONDITIONS REQUISES
ISO 405311, Mesurage de débits de gaz dans les conduites -
Méthodes par traceurs - Partie 1: Généralités.
4.1 Traceur
Le traceur doit remplir les conditions générales définies
3 PRINCIPE
au‘chapitre 5 de I’ISO 4053/1. Une liste de traceurs géné-
ralement utilisés, avec leurs avantages et leurs inconvénients,
Mesurage du temps de transit de particules «marquées»,
y est egalement donnée.
entre deux sections droites d’une conduite éloignées d’une
distance connue. Marquage des particules par injection d’un
traceur dans l’écoulement, en amont des deux sections de 4.2 Mélange du traceur
mesurage (c’est-à-dire les positions des détecteurs) et déter-
Le traceur doit être suffisamment mélangé à l’écoulement
mination du temps de transit en faisant la différence des
au niveau du premier détecteur pour que les fonctions
temps moyens d’arrivée du traceur au niveau de chacune
concentrationkemps enregistrées au niveau des deux
des positions de détection.
détecteurs soient bien représentatives de l’écoulement
Dans certaines conditions (voir chapitre 4), le débit-volume moyen (voir 5.1). Le choix des positions de l’injection
Q, (voir nomenclature dans I’ISO 4053/1) dans le tronçon et des détecteurs dépend de la vitesse du fluide, de la
de mesurage est donné par la formule
dispersion du traceur et de la configuration de la conduite.
Les conditions de ce choix sont traitées au chapitre 5. Aux
V
=- faibles nombres de Reynolds, Re < 5 000, le mélange n’est
4”
t pas effectif et aucun mesurage valable ne peut être fait.
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II est préférable que la longueur de conduite comprise
4.3 Mode opératoire
entre le point d’injection et le premier détecteur ne contien-
Le mode opératoire pour la préparation et l’injection du
ne aucun accessoire de tuyauterie ni aucune section suscep-
gaz traceur (qui doit, en pratique, se faire aussi rapidement
tible d’augmenter de façon notable la dispersion longitu-
que possible pour réduire la dispersion longitudinale du
dinale du traceur aux points de détection. Par accessoire
traceur) est traité en 6.3 et 6.4. Le volume intérieur de la
de tuyauterie et sections, on entend, par exemple, des
section de mesurage doit être déterminé avec une précision
robinets, des régulateurs de débit, des distributeurs.
suffisante (voir 6.7). D’autres conditions relatives aux essais
et au calcul du temps de transit à partir des données dispo-
nibles sont précisées au chapitre 6.
5.2 Longueur de conduite entre les détecteurs
La longueur de conduite nécessaire entre les positions de
détection dépend de la vitesse axiale du fluide, de la réparti-
5 CHOIX DU TRONÇON DE MESURAGE
tion dans l’espace du traceur au niveau des détecteurs et
de la précision requise sur la mesure du temps de transit.
Dans la méthode du temps de transit, le tronçon de mesurage
comporte deux parties :
La longueur droite de conduite, L, entre les détecteurs, les
différents rapports, p, du temps d.e transit au temps moyen
- la longueur de conduite comprise entre le point
de passage de I%impuIsion» du traceur entre les deux points
d’injection et la position du premier détecteur;
de détection (c’est-àdire le temps correspondant au passage
--- la longueur de conduite comprise entre les deux
de 99,7 % du traceur) et les différentes longueurs de
détecteurs.
conduite, N, entre le point d’injection et le premier détec-
teur sont liés entre eux par l’expression
L =4,25p (p +fi,
5.1 Longueur de conduite entre le point d’injection et
le premier détecteur
où L et N sont exprimés en nombre de diamètres de
conduite.
En théorie, lorsque la concentration, C,, du traceur dans
la conduite n’est mesurée qu’en un seul point dans chaque
Cette relation est représentée graphiquement à la figure 1.
section droite de mesurage, la longueur de conduite comprise
entre le point d’injection et le premier détecteur doit être
Si l’on enregistre les courbes concentration/temps sur un
égale ou supérieure à la longueur de bon mélange.
appareil monovoie, il est nécessaire que la longueur de
conduite comprise entre les deux détecteurs soit ‘supérieure
La longueur de bon mélange se définit comme la distance
à la dispersion spatiale moyenne du traceur au niveau des
la plus courte à partir de laquelle la variation maximale de
positions de détection, de manière à ne pas avoir de recou-
JE C, dt dans la section est inférieure à une valeur déter-
vrement des courbes enregistrées. Cette condition est remplie
minée à l’avance (par exemple 0,5 %). (Voir chapitre 6
quandp> 1.
de I’ISO 4053/1.)
Si l’on utilise un enregistreur multivoie, cette longueur
II n’existe cependant pas suffisamment de résultats expéri-
peut être réduite, mais pour mesurer avec précision le temps
mentaux disponibles pour rapporter les variations de
de transit, il est nécessaire que la longueur de conduite
JOC, dt au niveau du premier détecteur à la précision
comprise entre les deux détecteurs ne soit pas inférieure
globale du temps de transit déterminée par des mesurages
4 la moitié de la dispersion moyenne spatiale du traceur.
de concentration en des points isolés des sections de mesu-
A titre indicatif, il est recommandé d’utiliser en pratique
rage.
p > 0,5.
Si la mesure de la concentration au niveau de chaque
détecteur représente la concentration moyenne dans la
section (par exemple, mesurages simultanés en plusieurs
5.3 Tronçon de mesurage
points ou par un détecteur sensible au traceur sur toute la
section), le degré de bon mélange requis au niveau du
Pour obtenir une précision maximale sur la mesure du
premier détecteur n’est pas aussi grand que celui qui corres-
débit, le tronçon de conduite situé entre les deux détecteurs
pond exactement à la longueur de bon mélange. Dans ce
doit être rectiligne et de section uniforme et ne comporter
cas, l’écartement nécessaire entre le point d’injection et
aucun accessoire de tuyauterie ni sections dans lesquelles
le premier détecteur peut être considérablement moindre
des espaces morts pourraient affecter la courbe concentra-
que la longueur de bon mélange. Par exemple, en utilisant
tion/temps mesurée au niveau du second détecteur. Par
un émetteur y injecté en plein centre d’une conduite et
accessoires de tuyauteries et sections, on entend, par
détecté par trois détecteurs à scintillation disposés en
exemple, des robinets, des régulateurs de débit, des varia-
anneau à chaque section de mesurage, lorsque la distance
tions brusques de la section, des dérivations à extrémités
séparant le point d’injection du premier détecteur est
fermées ou des coudes accentués.
égale à seulement douze diamètres de conduite, aucune
En outre, la précision globale sur la mesure du débit dépend
erreur supplémentaire notable, par rapport à une configu-
ration comportant de plus grandes longueurs, n’a pu être de la précision avec laquelle le volume interne du tronçon
décelée dans les conditions de l’expérience. de mesurage a été déterminé.
2
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5.4 Pertes et apports mètre cube, dans une conduite rectiligne de diamètre D,
sans obstacle, à N diamètres de conduite en aval du point
Les apports de fluide de même nature que le fluide de la
d’injection peut être faîte à l’aide de la formule
conduite en amont du premier détecteur n’affectent pas
les résultats, dans la mesure où le fluide se trouve mélangé 3A
c, =
à l’écoulement principal lorsqu’il atteint le premier détecteur.
4D3@
Les pertes de fluide avant le premier détecteur n’affectent
où A est la quantité de traceur injectée, en curies.
par le résultat, mais, si’ le traceur n’est pas complètement
II est intéressant de noter que cette concentration maximale
mélangé au point où la perte se produit, l’amplitude de la
ne dépend pas du débit dans la conduite.
courbe concentrationkemps peut en être affectée au niveau
des détecteurs et sa valeur peut être modifiée par un facteur
Lorsqu’un dispositif, augmentant artificiellement la turbu-
constant.
lence, est intercalé entre le point d’injection et la première
Les pertes ou apports de fluide dans la longueur deconduite
section de mesurage, la valeur de la concentration maximale
comprise entre les détecteurs provoquent des erreurs
peut être supérieure à celle indiquée par la formule ci-dessus.
considérables sur la mesure du débit. II est, par conséquent,
Cette expression peut aussi servir à évaluer la quantité de
primordial que la conduite ne comporte aucune tubulure
traceur à injecter pour chaque mesurage de débit, à partir
de dérivation entre les deux détecteurs et que l’on n’y
de la valeur connue de la sensibilité des détecteurs de
observe aucune fuite.
mesurage. La quantité de traceur injectée doit être telle que
sa concentration au point de détection soit dans la gamme
6 MODE OPÉRATOIRE
de linéarité du détecteur.
6.1 Manipulation des isotopes radioactifs
6.4 Injection du gaz traceur
La manipulation des radio-isotopes (stockage, transport,
Pour réduire au maximum la dispersion de la répartition
mise en œuvre) doit s’effectuer conformément à la Iégis-
mesurée concentrationkemps, le traceur doit être injecté
lation en vigueur.
aussi rapidement que possible sans qu’il subsiste de résidus
d’injection dans les tubes d’injection, qui s’écoulent ensuite
6.2 Emplacement des points d’injection
dans la conduite. Cette injection peut se réaliser de l’une
des manières suivantes :
Le nombre et la position des points d’injection situés dans
la section d’injection dépendent, principalement, de la
a) par l’intermédiaire de robinets d’injection placés
longueur de conduite comprise entre le point d’injection et
à l’extrémité de chaque point d’injection (par exemple,
le premier détecteur et de la méthode de mesurage de la
des soupapes chargées par des ressorts) qui s’ouvrent
concentration du traceur au niveau des détecteurs (c’est-à-
simultanément, se ferment rapidement et sont étanches;
dire méthode de la «moyenne)) ou prélèvement unique).
b) en assurant l’évacuation du gaz injecté dans la
Lorsque la longueur de la conduite disponible entre le
conduite par injection d’une certaine quantité de gaz
point d’injection et le premier détecteur est inférieure à la
exempt de traceur;
longueur théorique de bon mélange, il est recommandé de
NOTE - Le traceur peut être injecté dans la conduite sous une
procéder comme il est indiqué au chapitre 6 de I’ISO 4053/1.
pression additionnelle de gaz, par des méthodes compatibles avec
II conviendra de choisir les procédés qui permettent I’injec-
l’une ou l’autre des exigences ci-dessus.
tion pratiquement instantanée de l’ensemble du traceur.
En particulier, un procéde approprié consiste à utiliser .c) en brisant, à l’aide d’un dispositif approprié, une
l’injection à contre-courant d’un jet central, ou tout autre ampoule contenant le traceur à injecter dans la conduite.
système respectant la symétrie de la conduite; l’injection
peut encore s’effectuer en amont d’un ventilateur ou d’un
6.5 Détection du traceur
dispositif générateur de turbulence. Si l’on utilise plusieurs
points d’injection, l’ensemble devra être conçu de façon
Les concentrations du traceur peuvent être déterminées
à permettre une injection simultanée en tous points.
par des détecteurs situés à I’interieur ou, de préférence,
à l’extérieur de la conduite, ou par des cellules de détec-
6.3 Préparation du gaz injecté tion échantillonnant dans les sections de mesurage.
La concentration du traceur dans le gaz injecté doit être La différence des temps de réponse des détecteurs dans les
uniforme. L’homogénéité est en général réalisée par diffu-
deux sections doit être négligeable vis-à-vis du temps de
sion moléculaire. transit. On aura toujours intérêt à adopter des détecteurs
identiques dans les deux sections de mesurage.
La concentration requise dépend du volume de gaz à
injecter pour chaque mesurage du débit-volume à mesurer, Si l’on a des doutes sur la qualité du mélange et sur les
du degré de dispersion longitudinale du traceur au niveau détecteurs, on disposera plusieurs détecteurs sur la péri-
des détecteurs et de la sensibilite de ces derniers. Dans le phérie de la conduite dans une même section et on compa-
cas d’une injection symétrique rapide du traceur, l’évaluation rera les résultats obtenus pour des détecteurs placés dans
les mêmes configurations géométriques.
de sa concentration maximale, C,, exprimée en curies par
3
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ISO 4053/lV-1978 (F)
Un temps de réponse rapide
...
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