ISO 5167-4:2022
(Main)Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full — Part 4: Venturi tubes
Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full — Part 4: Venturi tubes
This document specifies the geometry and method of use (installation and operating conditions) of Venturi tubes[1] when they are inserted in a conduit running full to determine the flow rate of the fluid flowing in the conduit. This document also provides background information for calculating the flow rate and is applicable in conjunction with the requirements given in ISO 5167-1. This document is applicable only to Venturi tubes in which the flow remains subsonic throughout the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase. In addition, Venturi tubes can only be used uncalibrated in accordance with this standard within specified limits of pipe size, roughness, diameter ratio and Reynolds number, or alternatively they can be used across their calibrated range. This document is not applicable to the measurement of pulsating flow. It does not cover the use of uncalibrated Venturi tubes in pipes sized less than 50 mm or more than 1 200 mm, or where the pipe Reynolds numbers are below 2 × 105. This document deals with the three types of classical Venturi tubes: a) “as cast”; b) machined; c) fabricated (also known as “rough-welded sheet-iron”). A Venturi tube consists of a convergent inlet connected to a cylindrical throat which is in turn connected to a conical expanding section called the divergent section (or alternatively the diffuser). Venturi nozzles (and other nozzles) are dealt with in ISO 5167-3. NOTE In the USA the classical Venturi tube is sometimes called the Herschel Venturi tube. [1] In the USA the classical Venturi tube is sometimes called the Herschel Venturi tube.
Mesurage de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire — Partie 4: Tubes de Venturi
Le présent document spécifie la géométrie et le mode d’emploi (conditions d’installation et d’utilisation) de tubes de Venturi[1] 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 uniquement aux tubes de Venturi dans lesquels l’écoulement reste subsonique dans tout le tronçon de mesure et où le fluide peut être considéré comme monophasique. De plus, les tubes de Venturi peuvent uniquement être utilisés à l’état non étalonné, conformément à la présente norme, dans les limites spécifiées de diamètre de conduite, de rugosité, de rapport des diamètres et de nombre de Reynolds, ou dans leur gamme étalonnée. Le présent document n’est pas applicable au mesurage d’un écoulement pulsé. Il ne couvre pas l’utilisation de tubes de Venturi non étalonnés dans des conduites de diamètre inférieur à 50 mm ou supérieur à 1 200 mm, ni les cas où les nombres de Reynolds rapportés à la conduite sont inférieurs à 2 × 105. Le présent document traite de trois types de tubes de Venturi classiques: a) «brut de fonderie»; b) usiné; c) manufacturé (également nommé «en tôle soudée brute»). Un tube de Venturi se compose d’un convergent d’entrée, relié à un col cylindrique qui est, à son tour, relié à un évasement de forme tronconique appelé «divergent» (ou encore diffuseur). Les Venturi-tuyères (et d’autres tuyères) font l’objet de l’ISO 5167‑3. NOTE Aux États-Unis, le tube de Venturi classique est parfois nommé «tube de Herschel». [1] Aux États-Unis, le tube de Venturi classique est parfois nommé «tube de Herschel».
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5167-4
Second edition
2022-06
Measurement of fluid flow by means of
pressure differential devices inserted
in circular cross-section conduits
running full —
Part 4:
Venturi tubes
Mesurage de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes
insérés dans des conduites en charge de section circulaire —
Partie 4: Tubes de Venturi
Reference number
© ISO 2022
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Published in Switzerland
ii
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 Classical Venturi tubes . 2
5.1 Field of application . 2
5.1.1 General . 2
5.1.2 Classical Venturi tube with an “as cast” convergent section . 3
5.1.3 Classical Venturi tube with a machined convergent section . 3
5.1.4 Classical Venturi tube with a fabricated convergent section . 3
5.2 General shape . 3
5.2.1 General . 3
5.2.2 Entrance cylinder . 3
5.2.3 Convergent section . 4
5.2.4 Throat. 4
5.2.5 Divergent section . 5
5.2.6 Truncated Venturi tube . 5
5.2.7 Roughness . 5
5.2.8 Classical Venturi tube with an “as cast” convergent section . 5
5.2.9 Classical Venturi tube with a machined convergent section . 6
5.2.10 Classical Venturi tube with a fabricated convergent section . 6
5.3 Material and manufacture . 7
5.4 Pressure tappings . 7
5.5 Discharge coefficient, C . 8
5.5.1 Limits of use . 8
5.5.2 Discharge coefficient of the classical Venturi tube with an “as cast”
convergent section . 8
5.5.3 Discharge coefficient of the classical Venturi tube with a machined
convergent section . 9
5.5.4 Discharge coefficient of the classical Venturi tube with a fabricated
convergent section . 9
5.6 Expansibility [expansion] factor, ε . 9
5.7 Uncertainty of the discharge coefficient, C . 9
5.7.1 Classical Venturi tube with an “as cast” convergent section . 9
5.7.2 Classical Venturi tube with a machined convergent section . 9
5.7.3 Classical Venturi tube with a fabricated convergent section . 10
5.8 Uncertainty of the expansibility [expansion] factor, ε . 10
5.9 Pressure loss . 10
5.9.1 Definition of the pressure loss . 10
5.9.2 Relative pressure loss . 10
6 Installation requirements .11
6.1 General . 11
6.2 Minimum upstream and downstream straight lengths for installation between
various fittings and the Venturi tube .12
6.3 Flow conditioners . 16
6.4 Additional specific installation requirements for classical Venturi tubes . 16
6.4.1 Circularity and cylindricality of the pipe and alignment of the classical
Venturi tube . 16
6.4.2 Roughness of the upstream pipe . 17
7 Flow calibration of Venturi tubes .17
iii
7.1 General . 17
7.2 Test facility . 17
7.3 Meter installation . . 18
7.4 Design of the test programme . 18
7.5 Reporting the calibration results . 18
7.6 Uncertainty analysis of the calibration . 18
7.6.1 General . 18
7.6.2 Uncertainty of the test facility . 18
7.6.3 Uncertainty of the Venturi tube . 19
Annex A (informative) Table of expansibility [expansion] factor .20
Annex B (informative) Classical Venturi tubes used outside the scope of ISO 5167-4 .21
Annex C (informative) Pressure loss in a classical Venturi tube .24
Bibliography .26
iv
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
www.iso.org/iso/foreword.html.
ISO 5167-4 was prepared by Technical Committee ISO/TC 30, Measurement of fluid flow in closed conduits,
Subcommittee SC 2, Pressure differential devices, in collaboration with the European Committee for
Standardization (CEN) Technical Committee CEN/SS F05, Measuring instruments, in accordance with
the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This second edition of ISO 5167-4 cancels and replaces the first edition of ISO 5167-4:2003, which has
been technically revised.
The main changes are as follows:
— The use of single pressure tappings on Venturi tubes is permitted.
— The discharge coefficient and uncertainty are given in Clause 5 for a Venturi tube with a machined
convergent section for Re > 10 .
D
— Flow calibration of Venturi tubes is included.
— There is improved wording of the rules for spacing of multiple fittings but no change in actual
requirements.
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.
v
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 flow rate of the fluid flowing in the conduit. It also
gives necessary information for calculating the flow rate and its associated uncertainty.
ISO 5167 (all parts) is applicable only to pressure differential devices in which the flow remains
subsonic throughout the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase, but
is not applicable to the measurement of pulsating flow. Furthermore, each of these devices can only be
used uncalibrated within specified limits of pipe size and Reynolds number, or alternatively they can be
used across their calibrated range.
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. ISO 5167 (all parts)
also provides methodology for bespoke calibration of differential pressure meters.
The devices introduced into the pipe are called primary devices. The term primary device also includes
the pressure tappings. All other instruments or devices required to facilitate the instrument readings
are known as secondary devices, and the flow computer that receives these readings and performs
the algorithms is known as a tertiary device. ISO 5167 (all parts) covers primary devices; secondary
devices (see ISO 2186) and tertiary devices will be mentioned only occasionally.
Aspects of safety are not dealt with in ISO 5167-1 to ISO 5167-6. It is the responsibility of the user to
ensure that the system meets applicable safety regulations.
vi
INTERNATIONAL STANDARD ISO 5167-4:2022(E)
Measurement of fluid flow by means of pressure
differential devices inserted in circular cross-section
conduits running full —
Part 4:
Venturi tubes
1 Scope
This document specifies the geometry and method of use (installation and operating conditions) of
1)
Venturi tubes when they are inserted in a conduit running full to determine the flow rate of the fluid
flowing in the conduit.
This document also provides background information for calculating the flow rate and is applicable in
conjunction with the requirements given in ISO 5167-1.
This document is applicable only to Venturi tubes in which the flow remains subsonic throughout
the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase. In addition, Venturi
tubes can only be used uncalibrated in accordance with this standard within specified limits of pipe
size, roughness, diameter ratio and Reynolds number, or alternatively they can be used across their
calibrated range. This document is not applicable to the measurement of pulsating flow. It does not
cover the use of uncalibrated Venturi tubes in pipes sized less than 50 mm or more than 1 200 mm, or
where the pipe Reynolds numbers are below 2 × 10 .
This document deals with the three types of classical Venturi tubes:
a) “as cast”;
b) machined;
c) fabricated (also known as “rough-welded sheet-iron”).
A Venturi tube consists of a convergent inlet connected to a cylindrical throat which is in turn connected
to a conical expanding section called the divergent section (or alternatively the diffuser). Venturi
nozzles (and other nozzles) are dealt with in ISO 5167-3.
NOTE In the USA the classical Venturi tube is sometimes called the Herschel Venturi tube.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 4006, Measurement of fluid flow in closed conduits — Vocabulary and symbols
ISO 5167-1, Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-
section conduits running full — Part 1: General principles and requirements
ISO 5168, Measurement of fluid flow — Procedures for the evaluation of uncertainties
1) In the USA the classical Venturi tube is sometimes called the Herschel Venturi tube.
ISO/IEC Guide 98-3, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in
measurement (GUM: 1995)
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 terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// 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 Venturi tube into a pipeline
in which a fluid is running full. A static pressure difference exists between the upstream section and the
throat section of the device. Venturi tube geometries and designs have been extensively tested across
a wide range of flow conditions and shown to have a reproducible value of the discharge coefficient, C,
within a given uncertainty. Uncalibrated Venturi tubes of one of these geometries and designs, within
that same range of flow conditions, can be used to determine the flow rate from the measured value of
this pressure difference and from a knowledge of the fluid conditions.
The mass flow rate 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 5167-1:2022, Clause 8.
Similarly, the value of the volume flow rate can be calculated since
q
m
q =
V
ρ
where ρ is the fluid density at the temperature and pressure for which the volume is stated.
Computation of the flow rate, which is an arithmetic process, is performed by replacing the different
items on the right-hand side of Formula (1) by their numerical values. Table A.1 gives Venturi tube
expansibility factors (ε). They are not intended for precise interpolation. Extrapolation is not permitted.
The diameters d and D mentioned in Formula (1) (since D is required to calculate β) 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.
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 Classical Venturi tubes
5.1 Field of application
5.1.1 General
The field of application of the classical Venturi tubes dealt with in this document depends on the way in
which they are manufactured.
Three types of standard classical Venturi tube are specified according to the method of manufacture of
the internal surface of the entrance cone and the profile at the intersection of the entrance cone and the
throat. These three methods of manufacture (and hence roughness) are described in 5.1.2 to 5.1.4, and
the resulting Venturi tubes have somewhat different characteristics.
There are limits given for the roughness of the internal surfaces and the Reynolds number for each
type.
5.1.2 Classical Venturi tube with an “as cast” convergent section
This is a classical Venturi tube made by casting in a sand mould, or by other methods which leave a
finish on the surface of the convergent section similar to that produced by sand casting. The throat
is machined and the junctions between the cylinders and the convergent and divergent sections are
rounded.
These classical Venturi tubes can be used in pipes of diameter between 100 mm and 800 mm and with
diameter ratios β between 0,3 and 0,75 inclusive.
5.1.3 Classical Venturi tube with a machined convergent section
This is a classical Venturi tube cast or fabricated as in 5.1.2 but in which the convergent section is
machined as are the throat and the entrance cylinder. The junctions between the cylinders and the
convergent and divergent sections may or may not be rounded.
These classical Venturi tubes can be used in pipes of diameter between 50 mm and 350 mm and with
diameter ratios β between 0,4 and 0,75 inclusive.
5.1.4 Classical Venturi tube with a fabricated convergent section
This is a classical Venturi tube normally fabricated by rolling sheet iron (or an alternative sheet
material) to form the sections of the Venturi tube, welding to complete the cylindrical, convergent
and divergent sections, and then welding these together. For larger sizes it may not be machined if the
tolerance required in 5.2.4 can be achieved, but in the smaller sizes the throat is machined.
These classical Venturi tubes can be used in pipes of diameter between 200 mm and 1 200 mm and
with diameter ratios β between 0,4 and 0,7 inclusive.
5.2 General shape
5.2.1 General
Figure 1 shows a section through the centreline of the throat of a classical Venturi tube. The letters
used in the text refer to those shown on Figure 1.
The classical Venturi tube is made up of an entrance cylinder A connected to a conical convergent
section B, a cylindrical throat C and a conical divergent section E. The internal surface of the device
is cylindrical and concentric with the pipe centreline. The coaxiality of the convergent section and the
cylindrical throat is assessed by visual inspection.
5.2.2 Entrance cylinder
The minimum cylinder length, measured from the plane containing the intersection of the convergent
section frustum B with the cylinder A, may vary as a result of the manufacturing process (see 5.2.8 to
5.2.10). It is, however, recommended that it be chosen to be equal to D.
The entrance cylinder diameter D shall be measured in the plane of the upstream pressure tapping(s).
The number of measurements shall be at least four, of which one shall be measured near each pressure
tapping. The arithmetic mean value of all these measurements shall be taken as the value of D in the
calculations.
Diameters shall also be measured in planes other than the plane of the pressure tapping(s).
No diameter along the entrance cylinder shall differ by more than 0,4 % from the value of the mean
diameter. This requirement is satisfied when the difference in the length of any of the measured
diameters complies with the said requirement with respect to the mean of the measured diameters.
Key
a
1 entrance cylinder A Direction of flow.
b
2 conical convergent section B 7° ≤ φ ≤ 15°.
c
3 cylindrical throat C See 5.4.7.
4 conical divergent section E
5 connecting planes
6 upstream pressure tapping(s)
7 throat pressure tapping(s)
Figure 1 — Geometric profile of the classical Venturi tube
5.2.3 Convergent section
The convergent section B shall be conical and shall have an included angle of 21°± 1° for all types of
classical Venturi tube. It is limited upstream by the plane containing the intersection of the cone frustum
B with the entrance to cylinder A (or their prolongations) and downstream by the plane containing the
intersection of the cone frustum B with the throat C (or their prolongations).
The overall length of the convergent section B measured parallel to the centreline of the Venturi tube is
therefore approximately equal to 2,7(D − d).
The convergent section B is blended to the entrance cylinder A by a curvature of radius R , the value of
which depends on the type of classical Venturi tube.
The profile of the convergent section shall be checked. The maximum deviation of the convergent
section shall not exceed, in any place, 0,004D.
The internal surface of the conical section of the convergent section is taken as being a surface of
revolution if two diameters situated in the same plane perpendicular to the axis of revolution do not
differ from the value of the mean diameter by more than 0,4 %.
It shall be checked in the same way that the joining curvature with a radius, R , is a surface of revolution.
5.2.4 Throat
The throat C shall be cylindrical with a diameter, d. It is limited upstream by the plane containing the
intersection of the cone frustum B with the throat C (or their prolongations) and downstream by the
plane containing the intersection of the throat C with the cone frustum E (or their prolongations). The
length of the throat C, i.e. the distance between those two planes, shall be equal to d ± 0,03d whatever
the type of classical Venturi tube.
The throat C is connected to the convergent section B by a curvature of radius, R , and to the divergent
section E by a curvature of radius, R . The values of R and R depend on the type of classical Venturi
3 2 3
tube.
The diameter, d, shall be measured very carefully in the plane of the throat pressure tapping(s). The
number of measurements shall be at least four, of which one shall be measured near each pressure
tapping. The arithmetic mean value of all these measurements shall be taken as the value of d in the
calculations.
Diameters shall also be measured in planes other than the plane of the pressure tapping(s).
No diameter along the throat shall differ by more than 0,1 % of the value of the mean diameter. This
requirement is satisfied when the difference in the length of any of the measured diameters complies
with the said requirement in respect of the mean of the measured diameters.
The throat of the classical Venturi tube shall be machined or be of equivalent smoothness over the
whole of its length to the surface roughness specified in 5.2.7.
It shall be checked that the joining curvatures into the throat with radii R and R are surfaces of
2 3
revolution as described in 5.2.3. This requirement is satisfied when two diameters, situated in the same
plane perpendicular to the axis of revolution, do not differ from the value of the mean diameter by more
than 0,1 %.
The values of the radii of curvature, R and R , shall be checked. The deviation shall evolve in a regular
2 3
way for each curvature so that the maximum deviation that is measured occurs approximately midway
along the profile. The value of this maximum deviation shall not exceed 0,02d.
5.2.5 Divergent section
The divergent section E shall be conical and may have an included angle, φ, of between 7° and 15°.
For low pressure-loss applications, it is recommended that an angle between 7° and 8° be chosen. Its
smallest diameter shall not be less than the throat diameter.
5.2.6 Truncated Venturi tube
A classical Venturi tube is called “truncated” when the outlet diameter of the divergent section is less
than the diameter, D and “not truncated” when the outlet diameter is equal to diameter, D. The divergent
portion may be truncated by about 35 % of its length without significantly modifying the pressure loss
of the device or its discharge coefficient.
5.2.7 Roughness
The roughness criterion, Ra, of the throat and that of the adjacent curvature shall be as small as possible
−4
and shall always be less than 10 d. The internal surface of the divergent section shall be clean and
smooth. Other parts of the classical Venturi tube have specified roughness limits depending on the type
considered.
5.2.8 Classical Venturi tube with an “as cast” convergent section
The profile of the classical Venturi tube with an “as cast” convergent section has the following
characteristics.
The internal surface of the convergent section B is sand cast. It shall be free from cracks, fissures,
depressions, irregularities and impurities. The roughness criterion, Ra, for the surface shall be less
−4
than 10 D.
The minimum length of the entrance cylinder A shall be equal to the smaller of the following two values:
— D; or
— 0,25D + 250 mm (see 5.2.2).
The internal surface of the entrance cylinder A may be left “as cast” provided that it has the same
surface finish as the convergent section B.
The radius of curvature, R , shall be equal to 1,375D ± 0,275D.
The radius of curvature, R , shall be equal to 3,625d ± 0,125d.
The length of the cylindrical part of the throat shall be no less than d/3. In addition, the length of the
cylindrical part between the end of the joining curvature, R , and the plane of the pressure tappings,
as well as the length of the cylindrical part between the plane of the throat pressure tappings and the
beginning of the joining curvature, R , shall be no less than d/6 (see also 5.2.4 for the throat length).
The radius of curvature, R , shall lie between 5d and 15d. Its value shall increase as the divergent angle
decreases. A value close to 10d is recommended.
5.2.9 Classical Venturi tube with a machined convergent section
The profile of the classical Venturi tube with a machined convergent section has the following
characteristics.
The minimum length of the entrance cylinder A shall be equal to D.
The radius of curvature, R , shall be less than 0,25D and preferably equal to zero.
The radius of curvature, R , shall be less than 0,25d and preferably equal to zero.
The length of the throat cylindrical part between the end of the curvature, R , and the plane of the
throat pressure tappings shall be no less than 0,25d.
The length of the throat cylindrical part between the plane of the throat pressure tappings and the
beginning of the joining curvature, R , shall be no less than 0,3d.
The radius of curvature, R , shall be less than 0,25d and preferably equal to zero.
The entrance cylinder and the convergent section shall have a surface finish equal to that of the throat
(see 5.2.7).
5.2.10 Classical Venturi tube with a fabricated convergent section
The profile of the classical Venturi tube with a fabricated convergent section has the following
characteristics.
The minimum length of the entrance cylinder A shall be equal to D.
There shall be no joining curvature between the entrance cylinder A and the convergent section B other
than that resulting from welding.
There shall be no joining curvature between the convergent section B and the throat C other than that
resulting from welding.
There shall be no joining curvature between the throat C and the divergent section E other than that
resulting from welding.
The internal surface of the entrance cylinder A and the convergent section B shall be clean and free
from encrustation and welding deposits. It may be galvanized. Its roughness criterion, Ra, shall be
−4
about 5 × 10 D.
The internal welded seams shall be flush with the surrounding surfaces. They shall not be located in
the vicinity of the pressure tappings.
5.3 Material and manufacture
5.3.1 The classical Venturi tube may be manufactured from any material, provided that it is in
accordance with the foregoing description and will remain so during use.
5.3.2 It is also recommended that the convergent section B and the throat C be joined as one part. It
is recommended that in the case of a classical Venturi tube with a machined convergent, the throat and
the convergent section be manufactured from one piece of material. If, however, they are made in two
separate parts they shall be assembled before the internal surface is finally machined.
5.3.3 Particular care shall be given to the centring of the divergent section E on the throat. There
shall be no step in diameters between the two parts.
This can be established by physical inspection before the classical Venturi tube is installed, but after
the divergent section has been assembled with the throat section.
5.4 Pressure tappings
5.4.1 The upstream and throat pressure tappings shall be made in the form of separate pipe wall
pressure tappings.
One or more pressure tappings in each plane are permissible. Multiple tappings at the same plane may
be interconnected by annular chambers, piezometer rings or, if there are four tappings, a “triple-T”
arrangement (see ISO 5167-1:2022, 5.4.3).
5.4.2 If d is greater than or equal to 33,3 mm, the diameter of these tappings shall be between 4 mm
and 10 mm and moreover shall never be greater than 0,1D for the upstream pressure tapping(s) and
0,13d for the throat pressure tapping(s).
If d is less than 33,3 mm, the diameter of the throat pressure tapping(s) shall be between 0,1d and 0,13d
and the diameter of the upstream pressure tapping(s) shall be between 0,1d and 0,1D.
It is recommended that pressure tappings as small as compatible with the fluid be used (for example
with its viscosity and cleanness).
5.4.3 The centrelines of the pressure tappings shall meet the centreline of the classical Venturi tube,
and shall be contained in planes perpendicular to the centreline of the classical Venturi tube.
Where interconnected multiple tappings are used, they shall be equally distributed around the cross
section of the pipe.
5.4.4 At the point of break-through, the hole of the pressure tapping shall be circular. As small burrs
or a wire edge can cause significant shifts in differential pressure, it is critical that the pressure tapping
edges be flush with the pipe wall and free from any burrs. If joining curvatures are required, the radius
shall not exceed one-tenth of the diameter of the pressure tapping.
5.4.5 The pressure tappings shall be cylindrical over a length at least 2,5 times the internal diameter
of the tapping, measured from the inner wall of the pipeline.
5.4.6 Conformity of the pressure tappings with the two foregoing requirements is assessed by
physical inspection.
5.4.7 The spacing of a pressure tapping is the distance, measured on a straight line parallel to the
centreline of the classical Venturi tube, between the centreline of the pressure tapping and the reference
planes specified below.
For the classical Venturi tube with an “as cast” convergent section, the spacing between the upstream
pressure tappings situated on the entrance cylinder and the plane of intersection between the
prolongations of the entrance cylinder A and the convergent section B shall be:
— 0,5D ± 0,25D for 100 mm < D < 150 mm;
— 05, D for 150 mm < D < 800 mm.
−02, 5D
For classical Venturi tubes with a machined or fabricated convergent section, the spacing between the
upstream pressure tappings and the plane of intersection between the entrance cylinder A and the
convergent section B (or their prolongations) shall be:
0,5D ± 0,05D
For all types of classical Venturi tube, the spacing between the plane containing the axes of the points
of break-through of the throat pressure tappings and the intersection plane of the convergent section B
and the throat C (or their prolongations) shall be:
0,5d ± 0,02d
5.4.8 The internal cross-sectional area of the annular chamber of the pressure tappings shall be
greater than or equal to half the total area of the tapping holes connecting the chamber to the pipe.
It is recommended, however, that the chamber section mentioned above be doubled when the classical
Venturi tube is used with a minimum upstream straight length from a fitting causing asymmetrical
flow.
5.5 Discharge coefficient, C
5.5.1 Limits of use
Whatever the type of classical Venturi tube, a simultaneous use of extreme values for D, β and Re shall
D
be avoided as otherwise the uncertainties given in 5.7 are likely to be increased.
For installations outside the limits specified in 5.5.2, 5.5.3 and 5.5.4 for D, β and Re it remains necessary
D
to calibrate separately the primary element over its in-service Reynolds number range.
The effects of Re , Ra/D and β on C are not yet sufficiently known for it to be possible to give reliable
D
values of C outside the limits specified for each type of classical Venturi tube. (See Annex B.)
5.5.2 Discharge coefficient of the classical Venturi tube with an “as cast” convergent section
Classical Venturi tubes with an “as cast” convergent section can only be used in accordance with this
document when,
100 mm ≤ D ≤ 800 mm,
0,3 ≤ β ≤ 0,75,
5 6
2 × 10 ≤ Re ≤ 2 × 10 .
D
Under these conditions the value of the discharge coefficient C is
C = 0,984
5.5.3 Discharge coefficient of the classical Venturi tube with a machined convergent section
Classical Venturi tubes with a machined convergent section can only be used in accordance with this
document when,
50 mm ≤ D ≤ 350 mm,
0,4 ≤ β ≤ 0,75,
2 × 10 ≤ Re .
D
Under these conditions the value of the discharge coefficient C is
5 6
C = 0,995 for 2 × 10 ≤ Re ≤ 10 ,
D
C = 1,000 for 10 < Re .
D
5.5.4 Discharge coefficient of the classical Venturi tube with a fabricated convergent section
Classical Venturi tubes with a fabricated convergent section can only be used in accordance with this
document when,
200 mm ≤ D ≤ 1 200 mm,
0,4 ≤ β ≤ 0,7,
5 6
2 × 10 ≤ Re ≤ 2 × 10 .
D
Under these conditions the value of the discharge coefficient, C, is
C = 0,985
5.6 Expansibility [expansion] factor, ε
The expansibility [expansion] factor, ε, is calculated by means of Formula (2):
24/κ ()κκ−1 /
κτ 1−β 1−τ
ε = (2)
42/κ
κ −1 1−τ
1−βτ
Formula (2) is applicable only if pp/,≥075 , and only for values of β, D and Re as specified in 5.5.2,
21 D
5.5.3 or 5.5.4 as appropriate.
Values of the expansibility [expansion] factor for a range of isentropic exponents, pressure ratios
and diameter ratios are given for convenience in Table A.1. These values are not intended for precise
interpolation. Extrapolation is not permitted.
5.7 Uncertainty of the discharge coefficient, C
5.7.1 Classical Venturi tube with an “as cast” convergent section
U′ , the relative expanded uncertainty at k = 2 (approximately 95 % confidence level) of the discharge
c
coefficient as given in 5.5.2, is equal to 0,7 %.
5.7.2 Classical Venturi tube with a machined convergent section
U′ , the relative expanded uncertainty at k = 2 (approximately 95 % confidence level) of the discharge
c
coefficient as given in 5.5.3, is equal to
5 6
1 % for 2 × 10 ≤ Re ≤ 10
D
[5] 6
1,8 % for 10 < Re
D
5.7.3 Classical Venturi tube with a fabricated convergent section
U′ , the relative expanded uncertainty at k = 2 (approximately 95 % confidence level) of the discharge
c
coefficient as given in 5.5.4, is equal to 1,5 %.
5.8 Uncertainty of the expansibility [expansion] factor, ε
U′ the relative expanded uncertainty of the value of ε at k = 2 (approximately 95 % confidence level), is
ε ,
equal to
Δp
4+100β %
()
p
5.9 Pressure loss
5.9.1 Definition of the pressure loss
The pressure loss caused by a classical Venturi tube (see Figure 2) has been determined by pressure
measurements made prior and subsequent to the installation of the Venturi tube in a pipe through
which there is a given flow condition.
The upstream tapping was installed at least 1D upstream of the inlet flange of the Venturi tube. The
downstream tapping was installed at least 6D downstream of the outlet flange of the Venturi tube.
Δp' is the difference in pressure between these tappings, measured prior to the installation of the
Venturi tube.
Δp" is the difference in pressure between these same pressure tappings, measured after installation of
the Venturi tube between these flanges.
The pressure loss caused by the Venturi tube is given by Δp" − Δp'.
5.9.2 Relative pressure loss
The relative pressure loss, ξ, is the ratio of the pressure loss Δp" − Δp' to the differential pressure Δp,
given by Formula (3)
′′ ′
ΔΔpp−
ξ = (3)
Δp
It depends, in particular, on:
— the diameter ratio (ξ tends to decrease when β increases);
— the Reynolds number (ξ tends to decrease when Re increases);
D
— the manufacturing characteristics of the Venturi tube: angle of the divergent, manufacturing of the
convergent, surface finish of the different parts, etc. (ξ tends to increase when φ and Ra/D increase);
— the installation conditions (good alignment, roughness of the upstream conduit, etc.).
For guidance, the value of the relative pressure loss can be accepted as being g
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 5167-4
Deuxième édition
2022-06
Mesurage de débit des fluides au
moyen d'appareils déprimogènes
insérés dans des conduites en charge
de section circulaire —
Partie 4:
Tubes de Venturi
Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices
inserted in circular cross-section conduits running full —
Part 4: Venturi tubes
Numéro de référence
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
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 Tubes de Venturi classiques . 3
5.1 Domaine d’application . 3
5.1.1 Généralités . 3
5.1.2 Tube de Venturi classique à convergent «brut de fonderie» . 3
5.1.3 Tube de Venturi classique à convergent usiné . 3
5.1.4 Tube de Venturi classique à convergent manufacturé . 3
5.2 Forme générale . 3
5.2.1 Généralités . 3
5.2.2 Cylindre d’entrée . 4
5.2.3 Convergent . 4
5.2.4 Col . 5
5.2.5 Divergent . 5
5.2.6 Tube de Venturi tronqué . 5
5.2.7 Rugosité . 5
5.2.8 Tube de Venturi classique à convergent «brut de fonderie» . 6
5.2.9 Tube de Venturi classique à convergent usiné . 6
5.2.10 Tube de Venturi classique à convergent manufacturé . 6
5.3 Matériau et fabrication . 7
5.4 Prises de pression . 7
5.5 Coefficient de décharge, C . 8
5.5.1 Limites d’utilisation . 8
5.5.2 Coefficient de décharge du tube de Venturi classique à convergent «brut de
fonderie ». 8
5.5.3 Coefficient de décharge du tube de Venturi classique à convergent usiné . 9
5.5.4 Coefficient de décharge du tube de Venturi classique à convergent
manufacturé . 9
5.6 Coefficient de détente, ε . . 9
5.7 Incertitude sur le coefficient de décharge, C . 9
5.7.1 Tube de Venturi classique à convergent «brut de fonderie» . 9
5.7.2 Tube de Venturi classique à convergent usiné . 10
5.7.3 Tube de Venturi classique à convergent manufacturé . 10
5.8 Incertitude sur le coefficient de détente, ε . 10
5.9 Perte de pression . 10
5.9.1 Définition de la perte de pression . 10
5.9.2 Perte de pression relative. 10
6 Exigences d’installation .12
6.1 Généralités .12
6.2 Longueurs droites minimales amont et aval à installer entre différents accessoires
et le tube de Venturi .12
6.3 Conditionneurs d’écoulement . 16
6.4 Exigences spécifiques supplémentaires d’installation pour les tubes de Venturi
classiques. 17
6.4.1 Circularité et cylindricité de la conduite, et alignement du tube de Venturi
classique . 17
6.4.2 Rugosité de la conduite amont . 17
7 Étalonnage du débit des tubes de Venturi .17
iii
7.1 Généralités . 17
7.2 Installation d’essai . 18
7.3 Installation de l’instrument de mesure . 18
7.4 Conception du programme d’essai . 18
7.5 Compte-rendu des résultats d’étalonnage . 18
7.6 Analyse de l’incertitude d’étalonnage . 19
7.6.1 Généralités . 19
7.6.2 Incertitude de l’installation d’essai . 19
7.6.3 Incertitude du tube de Venturi . 19
Annexe A (informative) Tableau des coefficients de détente .20
Annexe B (informative) Tubes de Venturi classiques en dehors du domaine couvert par
l’ISO 5167-4 .21
Annexe C (informative) Perte de pression dans un tube de Venturi classique .25
Bibliographie .27
iv
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.
L’ISO 5167-4 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 30, Mesure de débit des fluides dans les
conduites fermées, sous-comité SC 2, Appareils déprimogènes, en collaboration avec le comité technique
CEN/SS F05, Instruments de mesure, du Comité européen de normalisation, conformément à l’Accord de
coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette deuxième édition de l’ISO 5167-4 annule et remplace la première édition de l’ISO 5167-4:2003, qui
a fait l’objet d’une révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— L’utilisation de prises de pression individuelles sur les tubes de Venturi est autorisée.
— Le coefficient de décharge et l’incertitude sont indiqués à l’Article 5 pour un tube de Venturi à
convergent usiné pour Re > 10 .
D
— L’étalonnage du débit des tubes de Venturi est inclus.
— La formulation des règles d’espacement de plusieurs accessoires est améliorée mais les exigences
réelles sont inchangées.
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/fr/members.html.
v
Introduction
L’ISO 5167, divisée en 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 mesure 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 s'il est non étalonné dans des limites spécifiées de diamètre de
conduite et de nombre de Reynolds, ou dans les conditions de leur étalonnage.
L’ISO 5167 (toutes les parties) traite d’appareils pour lesquels des expériences d’étalonnage direct ont
été effectuées en nombre, étendue et qualité suffisants pour 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. L’ISO 5167 (toutes les parties) fournit également une méthodologie pour
l’étalonnage sur mesure des manomètres différentiels.
Les appareils interposés dans la conduite sont appelés éléments primaires, en comprenant dans ce
terme les prises de pression. Tous les autres instruments ou appareils facilitant l’accomplissement de la
mesure sont appelés éléments secondaires et le calculateur de débit qui reçoit ces mesures et effectue les
algorithmes est appelé élément tertiaire. L’ISO 5167 (toutes les parties) concerne les éléments primaires;
les éléments secondaires (voir l’ISO 2186) et tertiaires ne seront mentionnés qu’exceptionnellement.
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.
vi
NORME INTERNATIONALE ISO 5167-4:2022(F)
Mesurage de débit des fluides au moyen d'appareils
déprimogènes insérés dans des conduites en charge de
section circulaire —
Partie 4:
Tubes de Venturi
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie la géométrie et le mode d’emploi (conditions d’installation et d’utilisation)
1)
de tubes de Venturi 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 uniquement aux tubes de Venturi dans lesquels l’écoulement reste
subsonique dans tout le tronçon de mesure et où le fluide peut être considéré comme monophasique.
De plus, les tubes de Venturi peuvent uniquement être utilisés à l’état non étalonné, conformément
à la présente norme, dans les limites spécifiées de diamètre de conduite, de rugosité, de rapport des
diamètres et de nombre de Reynolds, ou dans leur gamme étalonnée. Le présent document n’est pas
applicable au mesurage d’un écoulement pulsé. Il ne couvre pas l’utilisation de tubes de Venturi non
étalonnés dans des conduites de diamètre inférieur à 50 mm ou supérieur à 1 200 mm, ni les cas où les
nombres de Reynolds rapportés à la conduite sont inférieurs à 2 × 10 .
Le présent document traite de trois types de tubes de Venturi classiques:
a) «brut de fonderie»;
b) usiné;
c) manufacturé (également nommé «en tôle soudée brute»).
Un tube de Venturi se compose d’un convergent d’entrée, relié à un col cylindrique qui est, à son tour,
relié à un évasement de forme tronconique appelé «divergent» (ou encore diffuseur). Les Venturi-
tuyères (et d’autres tuyères) font l’objet de l’ISO 5167-3.
NOTE Aux États-Unis, le tube de Venturi classique est parfois nommé «tube de Herschel».
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 4006, Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées — Vocabulaire et symboles
ISO 5167-1, 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
ISO 5168, Mesure de débit des fluides — Procédures pour le calcul de l'incertitude
1) Aux États-Unis, le tube de Venturi classique est parfois nommé «tube de Herschel».
Guide ISO/IEC 98-3, Incertitude de mesure — Partie 3: Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure
(GUM: 1995)
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 https:// www .electropedia .org/
4 Principes de la méthode de mesure et mode de calcul
Le principe de la méthode de mesure consiste à interposer un tube de Venturi 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. Les géométries et les conceptions du tube de Venturi ont été soumises à des
essais approfondis sur une vaste gamme de conditions d’écoulement et se sont avérées présenter une
valeur reproductible de coefficient de décharge, C, dans les limites d’une incertitude donnée. Les tubes
de Venturi non étalonnés ayant l’un de ces géométries et conceptions, dans cette même gamme de
conditions d’écoulement, peuvent être utilisés pour déterminer le débit d’après la valeur mesurée de
cette pression différentielle et la connaissance des caractéristiques du fluide.
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 5167-1:2022, Article 8.
De même, la valeur du débit-volume peut être calculée d’après la formule:
q
m
q =
V
ρ
où ρ est la masse volumique du fluide à la température et à la pression pour lesquelles le volume est
donné.
Le calcul du débit, qui est un procédé purement arithmétique, est effectué par le remplacement des
différents termes situés à droite de la Formule (1) par leur valeur numérique. Le Tableau A.1 donne les
coefficients de détente des tubes de Venturi (ε). Ils ne sont pas prévus pour une interpolation précise.
L’extrapolation n’est pas permise.
Les diamètres d et D mentionnés dans la Formule (1) (étant donné que D est nécessaire pour calculer β)
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 Tubes de Venturi classiques
5.1 Domaine d’application
5.1.1 Généralités
Le domaine d’application des tubes de Venturi classiques traités dans le présent document dépend de
leur mode de construction.
Trois types de tubes de Venturi classiques normalisés sont spécifiés selon la manière de réaliser la
surface intérieure du cône d’entrée et l’arrondi à l’intersection du cône d’entrée et du col. Ces trois
modes de réalisation sont décrits en 5.1.2 à 5.1.4 et les tubes de Venturi obtenus présentent des
caractéristiques légèrement différentes.
Il existe, pour chaque type, des limites pour la rugosité des surfaces intérieures et le nombre de
Reynolds.
5.1.2 Tube de Venturi classique à convergent «brut de fonderie»
Il s’agit d’un tube de Venturi classique coulé dans un moule en sable ou construit par toute autre
méthode laissant un fini de surface du cône d’entrée semblable à celui obtenu par moulage en sable. Le
col est usiné et les intersections entre les cylindres et les convergent et divergent sont arrondies.
Ce tube de Venturi classique peut être utilisé dans des conduites de 100 mm à 800 mm de diamètre et
pour des rapports des diamètres β compris entre 0,3 et 0,75 inclus.
5.1.3 Tube de Venturi classique à convergent usiné
Il s’agit d’un tube de Venturi classique coulé ou construit comme indiqué en 5.1.2, mais dont le cône
d’entrée est usiné comme le col et le cylindre d’entrée. Les intersections entre les cylindres et les
convergent et divergent peuvent être arrondies ou non.
Ce tube de Venturi classique peut être utilisé dans des conduites de 50 mm à 350 mm de diamètre et
pour des rapports des diamètres β compris entre 0,4 et 0,75 inclus.
5.1.4 Tube de Venturi classique à convergent manufacturé
Il s’agit d’un tube de Venturi classique normalement fabriqué par laminage d’une tôle (ou d’un autre
feuillard) pour former les sections du tube de Venturi, soudage pour obtenir les cylindres, convergent et
divergent, puis soudage entre eux. Il peut ne pas être usiné pour les grandes dimensions si la tolérance
requise en 5.2.4 peut être obtenue, mais le col est usiné pour les plus petites dimensions.
Ce tube de Venturi classique peut être utilisé dans des conduites de 200 mm à 1 200 mm de diamètre et
pour des rapports des diamètres β compris entre 0,4 et 0,7 inclus.
5.2 Forme générale
5.2.1 Généralités
La Figure 1 représente la coupe d’un tube de Venturi classique passant par l’axe du col. Les lettres dans
le texte renvoient aux repères correspondants à la Figure 1.
Le tube de Venturi classique se compose d’un cylindre d’entrée A suivi d’un convergent tronconique B,
d’un col cylindrique C et d’un divergent tronconique E. La surface intérieure de l’appareil est cylindrique
et de révolution autour de l’axe de la conduite. La coaxialité du convergent et du col cylindrique est
jugée par examen visuel.
5.2.2 Cylindre d’entrée
La longueur minimale du cylindre, mesurée à partir du plan contenant l’intersection du tronc de
convergent B avec le cylindre A, peut varier avec le mode de construction (voir 5.2.8 à 5.2.10). Il est
cependant recommandé de la choisir égale à D.
Le diamètre D du cylindre d’entrée doit être mesuré dans le plan des prises de pression amont. Le
nombre de mesurages doit être au moins égal à quatre, dont un doit être effectué à proximité de chaque
prise de pression. La moyenne arithmétique de toutes ces mesures doit être prise comme valeur de D
dans les calculs.
Ces diamètres doivent être également mesurés dans d’autres plans que celui des prises de pression.
Aucun diamètre du cylindre d’entrée ne doit différer de plus de 0,4 % de la valeur du diamètre moyen.
Cette exigence est satisfaite lorsque la différence de longueur de n’importe lequel des diamètres
mesurés la satisfait par rapport à la moyenne des diamètres mesurés.
Légende
a
1 cylindre d’entrée A Sens de l’écoulement.
b
2 convergent tronconique B 7° ≤ φ ≤ 15°.
c
3 col cylindrique C Voir 5.4.7.
4 divergent tronconique E
5 plans de raccordement
6 prises de pression amont
7 prises de pression au col
Figure 1 — Profil géométrique du tube de Venturi classique
5.2.3 Convergent
Le convergent B doit être tronconique et avoir un angle au sommet de 21 ± 1° pour tous les types de
tubes de Venturi classiques. Il est délimité, en amont, par le plan contenant l’intersection du tronc
de cône B avec le cylindre d’entrée A (ou de leurs prolongements) et, en aval, par le plan contenant
l’intersection du tronc de cône B avec le col C (ou de leurs prolongements).
La longueur totale du convergent B, mesurée parallèlement à l’axe de révolution du tube de Venturi, est
donc approximativement égale à 2,7(D − d).
Le convergent B est raccordé au cylindre d’entrée A par un congé de rayon R , dont la valeur dépend du
type du tube de Venturi classique.
Le profil du convergent doit être vérifié. L’écart du convergent ne doit dépasser en aucun point 0,004D.
On admet que la surface intérieure de la partie tronconique du convergent est de révolution si
deux diamètres situés dans un même plan perpendiculaire à l’axe de révolution ne diffèrent pas de plus
de 0,4 % de la valeur du diamètre moyen.
On doit vérifier de la même façon que le congé de raccordement de rayon R est de révolution.
5.2.4 Col
Le col C, de diamètre d, doit être cylindrique. Il est délimité, en amont, par le plan contenant
l’intersection du tronc de cône B avec le col C (ou de leurs prolongements) et, en aval, par le plan
contenant l’intersection du col C avec le tronc de cône E (ou de leurs prolongements). La longueur du
col C, c’est-à-dire la distance séparant ces deux plans, doit être égale à d ± 0,03d, quel que soit le type du
tube de Venturi classique.
Le col C est réuni au convergent B par un congé de rayon R et au divergent E par un congé de rayon R .
2 3
Les valeurs de R et R dépendent du type du tube de Venturi classique.
2 3
Le diamètre d doit être mesuré très soigneusement dans le plan des prises de pression au col. Le nombre
de mesurages doit être au moins égal à quatre, dont un doit être effectué à proximité de chaque prise de
pression. La moyenne arithmétique de toutes ces mesures doit être prise comme valeur de d dans les
calculs.
Ces diamètres doivent être également mesurés dans d’autres plans que celui des prises de pression.
Aucun diamètre du col ne doit différer de plus de 0,1 % de la valeur du diamètre moyen. Cette exigence
est satisfaite lorsque la différence de longueur de n’importe lequel des diamètres mesurés la satisfait
par rapport à la moyenne des diamètres mesurés.
Le col du tube de Venturi classique doit être usiné ou posséder, sur toute sa longueur, un état de surface
équivalent à la rugosité indiquée en 5.2.7.
On doit vérifier que les congés de raccordement au col de rayon R et R sont de révolution comme
2 3
indiqué en 5.2.3. Cette exigence est satisfaite lorsque deux diamètres, situés dans un même plan
perpendiculaire à l’axe de révolution, ne diffèrent pas de plus de 0,1 % de la valeur du diamètre moyen.
La valeur des rayons de courbure R et R doit être vérifiée. L’écart doit évoluer de façon régulière pour
2 3
chaque congé de sorte que l’écart maximal mesuré soit approximativement situé au milieu du profil. La
valeur de cet écart maximal ne doit pas dépasser 0,02d.
5.2.5 Divergent
Le divergent E doit être tronconique et peut avoir un angle au sommet, φ, compris entre 7° et 15°. Pour
les applications à faible perte de pression, il est recommandé de choisir un angle compris entre 7° et 8°.
Son plus petit diamètre ne doit pas être inférieur au diamètre du col.
5.2.6 Tube de Venturi tronqué
Un tube de Venturi classique est dit «tronqué» lorsque le diamètre de sortie du divergent est inférieur
au diamètre D et «non tronqué» s’il lui est égal. On peut tronquer le divergent de 35 % environ de sa
longueur sans modifier sensiblement la perte de pression de l’appareil ou son coefficient de décharge.
5.2.7 Rugosité
Le critère de rugosité, Ra, du col et celui du congé adjacent doit être aussi faible que possible et toujours
−4
inférieur à 10 d. La surface intérieure du divergent doit être propre et lisse. D’autres parties du tube
de Venturi classique ont des limites de rugosité spécifiées en fonction du type considéré.
5.2.8 Tube de Venturi classique à convergent «brut de fonderie»
Le profil du tube de Venturi classique à convergent «brut de fonderie» présente les particularités
suivantes.
La surface intérieure du convergent B est moulée au sable. Elle doit être exempte de craquelures, de
fissures, de dépressions, d’irrégularités et d’impuretés. Le critère de rugosité Ra pour la surface doit
−4
être inférieur à 10 D.
La longueur minimale du cylindre d’entrée A doit être égale à la plus petite des deux grandeurs
suivantes:
— D; ou
— 0,25D + 250 mm (voir 5.2.2).
La surface intérieure du cylindre d’entrée A peut rester brute de fonderie à condition qu’elle présente le
même état de surface que le convergent B.
Le rayon du congé R doit être égal à 1,375D ± 0,275D.
Le rayon du congé R doit être égal à 3,625d ± 0,125d.
La longueur de la partie cylindrique du col doit être au moins égale à d/3. De plus, la longueur de la
partie cylindrique comprise entre la fin du congé R et le plan des prises de pression, ainsi que la
longueur de la partie cylindrique comprise entre le plan des prises de pression au col et le début du
congé, R , doivent être au moins égales à d/6 (voir aussi 5.2.4 pour la longueur du col).
Le rayon du congé R doit être compris entre 5d et 15d. Sa valeur doit augmenter lorsque l’angle du
divergent diminue. Une valeur proche de 10d est recommandée.
5.2.9 Tube de Venturi classique à convergent usiné
Le profil du tube de Venturi classique à convergent usiné présente les particularités suivantes.
La longueur minimale du cylindre d’entrée A doit être égale à D.
Le rayon du congé R doit être inférieur à 0,25D mais, de préférence, égal à zéro.
Le rayon du congé R doit être inférieur à 0,25d mais, de préférence, égal à zéro.
La longueur de la partie cylindrique du col comprise entre la fin du congé R et le plan des prises de
pression au col doit être au moins égale à 0,25d.
La longueur de la partie cylindrique du col comprise entre le plan des prises de pression au col et le
début du congé R doit être au moins égale à 0,3d.
Le rayon du congé R doit être inférieur à 0,25d mais, de préférence, égal à zéro.
Le cylindre d’entrée et le convergent doivent avoir un état de surface égal à celui du col (voir 5.2.7).
5.2.10 Tube de Venturi classique à convergent manufacturé
Le profil du tube de Venturi classique à convergent manufacturé présente les particularités suivantes.
La longueur minimale du cylindre d’entrée A doit être égale à D.
Il ne doit pas y avoir de congé de raccordement entre le cylindre d’entrée A et le convergent B autre que
celui résultant de la soudure.
Il ne doit pas y avoir de congé de raccordement entre le convergent B et le col C autre que celui résultant
de la soudure.
Il ne doit pas y avoir de congé de raccordement entre le col C et le divergent E autre que celui résultant
de la soudure.
La surface intérieure du cylindre d’entrée A et du convergent B doit être propre, exempte de calamine
et de résidus de soudure. Elle peut être galvanisée. Son critère de rugosité Ra doit être de l’ordre
de 5 × 10− D.
Les cordons de soudure intérieurs doivent être arasés aux surfaces environnantes et ne doivent pas se
trouver à proximité des prises de pression.
5.3 Matériau et fabrication
5.3.1 Le tube de Venturi classique peut être fabriqué en n’importe quel matériau pourvu qu’il soit et
reste conforme à la description ci-devant pendant l’utilisation.
5.3.2 Il est recommandé en outre de réunir en une seule pièce le convergent B et le col C. Il est
recommandé, dans le cas d’un tube de Venturi classique à convergent usiné, de construire le col et
le convergent en une seule pièce. Cependant, s’ils sont faits en deux parties séparées, ils doivent être
assemblés avant l’usinage final de la surface intérieure.
5.3.3 Un soin particulier doit être apporté au centrage du divergent E sur le col. Il ne doit pas y avoir
de redan entre les deux parties.
On peut s’en assurer par examen physique avant la mise en place du tube de Venturi classique, mais
après que le divergent a été assemblé au col.
5.4 Prises de pression
5.4.1 Les prises de pression amont et au col doivent être faites au moyen de prises de pression à la
surface de la conduite séparées.
Une ou plusieurs prises de pression dans chaque plan sont autorisées. Plusieurs prises dans le même
plan peuvent être raccordées par des chambres annulaires, des bagues piézométriques ou, en présence
de quatre prises, d’une disposition en «triple-T» (voir l’ISO 5167-1:2022, 5.4.3).
5.4.2 Si d est supérieur ou égal à 33,3 mm, le diamètre de ces prises doit être compris entre 4 mm
et 10 mm et, en outre, ne doit jamais excéder 0,1D pour les prises de pression amont et 0,13d pour les
prises de pression au col.
Si d est inférieur à 33,3 mm, le diamètre des prises de pression au col doit être compris entre 0,1d
et 0,13d et le diamètre des prises de pression amont doit être compris entre 0,1d et 0,1D.
Il est recommandé d’utiliser des prises de pression aussi petites que compatibles avec le fluide (par
exemple avec sa viscosité et sa propreté).
5.4.3 Les axes des prises de pression doivent rencontrer l’axe du tube de Venturi classique et être
contenus dans des plans perpendiculaires à l’axe du tube de Venturi classique.
Lorsque plusieurs prises raccordées sont utilisées, elles doivent être réparties de manière régulière sur
la section de la conduite.
5.4.4 La débouchure du trou des prises de pression doit être circulaire. Étant donné que de petites
bavures ou un morfil peuvent provoquer des variations de pression différentielle, il est essentiel que
les bords des prises de pression soient arasés à la surface de la conduite et qu’ils ne comportent aucune
bavure. Si des congés de raccordement sont nécessaires, leur rayon ne doit pas dépasser le dixième du
diamètre de la prise de pression.
5.4.5 Les prises de pression doivent présenter un tronçon cylindrique sur une longueur d’au moins
2,5 fois leur diamètre intérieur, mesurées à partir de la surface intérieure de la conduite.
5.4.6 On juge de la conformité des prises de pression aux deux exigences précédentes par examen
visuel.
5.4.7 L’éloignement d’une prise de pression est la distance mesurée sur une droite parallèle à l’axe
du tube de Venturi classique, entre l’axe de la prise de pression et les plans de référence spécifiés ci-
dessous.
Pour les tubes de Venturi classiques à convergent «brut de fonderie», l’éloignement des prises de pression
amont, situées sur le cylindre d’entrée, compté à partir du plan d’intersection entre les prolongements
du cylindre d’entrée A et du convergent B, doit être de:
— 0,5D ± 0,25D pour 100 mm < D < 150 mm;
— 05, D pour 150 mm < D < 800 mm.
−02, 5D
Pour les tubes de Venturi classiques à convergent usiné et à convergent manufacturé, l’éloignement des
prises de pression amont, compté à partir du plan d’intersection du cylindre d’entrée A et du convergent
B (ou de leurs prolongements), doit être de:
0,5D ± 0,05D
Pour tous les types de tubes de Venturi classiques, l’éloignement entre le plan des axes des débouchures
des prises de pression situées sur le col et le plan d’intersection du convergent B et du col C (ou de leurs
prolongements), doit être de:
0,5d ± 0,02d
5.4.8 L’aire de la section intérieure de la chambre annulaire des prises de pression doit être supérieure
ou égale à la moitié de l’aire totale des ouvertures de prises de pression reliant la chambre à la conduite.
Cependant, il est recommandé de doubler la section de la chambre donnée ci-dessus lorsque le tube
de Venturi classique est utilisé avec une longueur droite amont minimale à partir d’un accessoire
entraînant des écoulements asymétriques.
5.5 Coefficient de décharge, C
5.5.1 Limites d’utilisation
Quel que soit le type de tube de Venturi classique, l’emploi simultané des valeurs extrêmes pour D, β
et Re doit être évité en raison du fait que les incertitudes données en 5.7 risquent alors de devoir être
D
augmentées.
Pour des installations en dehors des limites spécifiées en 5.5.2, 5.5.3 et 5.5.4 pour D, β et Re , il reste
D
nécessaire d’étalonner séparément l’élément primaire sur sa gamme de nombres de Reynolds en
fonctionnement.
Les influences de Re , Ra/D et β sur C ne sont pas encore suffisamment connues pour que l’on puisse
D
donner des valeurs sûres de C en dehors des limites spécifiées pour chaque type de tube de Venturi
classique. (Voir Annexe B.)
5.5.2 Coefficient de décharge du tube de Venturi classique à convergent «brut de fonderie »
Le tube de Venturi classique à convergent brut de fonderie ne peut être utilisé conformément au présent
document que lorsque,
100 mm ≤ D ≤ 800 mm,
0,3 ≤ β ≤ 0,75,
5 6
2 × 10 ≤ Re ≤ 2 × 10 .
D
Dans ces conditions, le coefficient de décharge C a pour valeur:
C = 0,984
5.5.3 Coefficient de décharge du tube de Venturi classique à convergent usiné
Le tube de Venturi classique à convergent usiné ne peut être utilisé conformément au présent document
que lorsque,
50 mm ≤ D ≤ 350 mm,
0,4 ≤ β ≤ 0,75,
2 × 10 ≤ Re .
D
Dans ces conditions, le coefficient de décharge C a pour valeur:
5 6
C = 0,995 pour 2 × 10 ≤ Re ≤ 10 ,
D
C = 1,000 pour 10 < Re .
D
5.5.4 Coefficient de décharge du tube de Venturi classique à convergent manufacturé
Le tube de Venturi classique à convergent manufacturé ne peut être utilisé conformément au présent
document que lorsque,
200 mm ≤ D ≤ 1 200 mm,
0,4 ≤ β ≤ 0,7,
5 6
2 × 10 ≤ Re ≤ 2 × 10 .
D
Dans ces conditions, le coefficient de décharge C a pour valeur:
C = 0,985
5.6 Coefficient de détente, ε
Le coefficient de détente, ε, est calculé à l’aide de la Formule (2):
24/κ ()κκ−1 /
κτ 1−β 1−τ
ε = (2)
42/κ
κ −1 1−τ
1−βτ
La Formule (2) est applicable seulement si pp/,≥075, et seulement pour les valeurs de β, D et Re
21 D
telles que spécifiées, selon le cas, en 5.5.2, 5.5.3 ou 5.5.4.
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.1. Ces valeurs ne sont pas
prévues pour une interpolation précise. L’extrapolation n’est pas permise.
5.7 Incertitude sur le coefficient de décharge, C
5.7.1 Tube de Venturi classique à convergent «brut de fonderie»
′
U , l’incertitude relative élargie à k = 2 (niveau de confiance de 95 % environ) sur le coefficient de
c
décharge donné en 5.5.2 est égale à 0,7 %.
5.7.2 Tube de Venturi classique à convergent usiné
U′ , l’incertitude relative élargie à k = 2 (niveau de confiance de 95 % environ) sur le coefficient de
c
décharge donné en 5.5.3 est égale à
5 6
1 % pour 2 × 10 ≤ Re ≤ 10
D
[5] 6
1,8 % pour 10 < Re
D
5.7.3 Tube de Venturi classique à convergent manufacturé
′
U , l’incertitude relative élargie à k = 2 (niveau de confiance de 95 % environ) sur le coefficient de
c
décharge donné en 5.5.4 est égale à 1,5 %.
5.8 Incertitude sur le coefficient de détente, ε
U′ , l’incertitude relative élargie de la valeur de ε à k = 2 (niveau de confiance de 95 % environ) est
ε
égale à
Δp
4+100β %
()
p
5.9 Perte de pression
5.9.1 Définition de la perte de pression
La perte de pression due à un tube de Venturi classique (voir Figure 2) a été déterminée par des
mesurages de pression effectués avant et après le montage du tu
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
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