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».
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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
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .v
Introduction . vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Principles of the method of measurement and computation . 2
5 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
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ISO 5167-4:2022(E)
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
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ISO 5167-4:2022(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation 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
6
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.
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ISO 5167-4:2022(E)
Introduction
ISO 5167, consisting of six parts, covers the geometry and method of use (installation and operating
conditions) of orifice plates, nozzles, Venturi tubes, cone 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.
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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
5
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.
1
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ISO 5167-4:2022(E)
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
2
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.
2
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ISO 5167-4:2022(E)
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.
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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
1
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.
1
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
4
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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
2
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
...
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
ISO 5167-4:2022(F)
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Publié en Suisse
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ISO 5167-4:2022(F)
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
© ISO 2022 – Tous droits réservés
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ISO 5167-4:2022(F)
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
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ISO 5167-4:2022(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’attention est 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
6
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.
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ISO 5167-4:2022(F)
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.
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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
5
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».
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ISO 5167-4:2022(F)
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
2
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.
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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.
3
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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
1
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.
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ISO 5167-4:2022(F)
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
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.