ISO 6145-5:2009
(Main)Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures using dynamic volumetric methods — Part 5: Capillary calibration devices
Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures using dynamic volumetric methods — Part 5: Capillary calibration devices
ISO 6145-5:2009 is one of a series of International Standards dealing with the various dynamic volumetric techniques used for the preparation of calibration gas mixtures. This part specifies a method for the continuous production of calibration gas mixtures from pure gases or gas mixtures using capillary calibration devices in single or multiple combinations (gas dividers). Single capillary systems can be used to provide gas mixtures where the minor component is in the range of volume fractions from 10-8 to 0,5. The relative expanded uncertainty of this technique is less than ±2 % (k = 2) relative. This application is used in industrial gas mixing panels for the production of specific gas atmospheres. Gas dividers can be used to divide gas mixtures prepared from gases or gas mixtures into controlled proportions by volume. These devices are capable of dilutions in the range of volume fractions from 0,000 5 to 0,9 of the primary gas concentration with a relative repeatability of better than 0,5 %. Traceability of the gas mixtures produced by a gas divider is achieved by comparison of a mixture with gas mixtures related to national or international gas standards. An example is given in Annex A.
Analyse des gaz — Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage à l'aide de méthodes volumétriques dynamiques — Partie 5: Dispositifs d'étalonnage par capillaires
L'ISO 6145-5:2009 fait partie d'une série de Normes internationales qui traitent des diverses méthodes volumétriques dynamiques utilisées pour la préparation des mélanges de gaz d'étalonnage. La présente partie spécifie une méthode de production continue de mélanges de gaz d'étalonnage à partir de gaz purs ou de mélanges de gaz, utilisant des dispositifs capillaires en combinaisons simples ou multiples (séparateurs de gaz). Les systèmes par capillaires simples peuvent être utilisés pour obtenir des mélanges de gaz dont la fraction volumique du constituant minoritaire se situe dans la plage allant de 10-8 à 0,5. L'incertitude élargie relative de cette technique est inférieure à ± 2 % (k = 2). Cette application est utilisée dans les installations de mélanges de gaz industriels pour la production d'atmosphères gazeuses spécifiques. Des séparateurs de gaz peuvent être utilisés pour diviser les mélanges de gaz préparés à partir de gaz ou de mélanges de gaz en proportions contrôlées en volume. Ces dispositifs sont capables de dilutions de l'ordre de 0,000 5 à 0,9 en fraction volumique de la concentration gazeuse initiale, avec une répétabilité relative meilleure que 0,5 %. La traçabilité des mélanges de gaz obtenus à l'aide d'un séparateur de gaz est obtenue par comparaison d'un mélange avec des mélanges de gaz raccordés à des étalons de gaz nationaux ou internationaux. Un exemple est donné à l'Annexe A.
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 6145-5
Second edition
2009-11-01
Gas analysis — Preparation of calibration
gas mixtures using dynamic volumetric
methods —
Part 5:
Capillary calibration devices
Analyse des gaz — Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage
à l'aide de méthodes volumétriques dynamiques —
Partie 5: Dispositifs d'étalonnage par capillaires
Reference number
©
ISO 2009
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but
shall not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In
downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat
accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation
parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In
the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
© ISO 2009
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2009 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Principle.1
4 Apparatus.2
4.1 Two-capillary blending system .2
4.1.1 Set-up.2
4.1.2 Apparatus.2
4.1.3 Procedure.3
4.2 Multiple capillary devices using gas dividers .4
4.2.1 Set-up of a gas divider.4
4.2.2 Gas dividers with a combination of non-identical capillaries.4
4.2.3 Gas dividers with a combination of identical capillaries .5
4.2.4 Operation of a gas divider with identical capillaries .6
4.2.5 Determination of the flow rates.6
5 Expression of results.7
5.1 Volume fraction .7
5.2 Sources of uncertainties.7
5.2.1 Temperature.7
5.2.2 Viscosity.7
5.2.3 Pressure .8
5.2.4 Geometry of the capillary tubes.8
5.3 Verification of the blending system/gas divider.8
5.4 Determination of uncertainties .8
Annex A (informative) Numerical example.10
Annex B (informative) Derivation of the formula for combined uncertainty in K .13
Bibliography.14
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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
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.
ISO 6145-5 was prepared by Technical Committee ISO/TC 158, Analysis of gases.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 6145-5:2001), which has been technically
revised. Some subclauses (such as Procedure and Calculations) have been detached from other closely
related clauses and readability has been improved by bringing these subclauses closer together. The principle
and verification parts have been clarified and separated, the uncertainty section has been checked and
slightly updated and Annex A has been revised. An informative derivation of the relative combined standard
uncertainty calculation has been added as Annex B.
ISO 6145 consists of the following parts, under the general title Gas analysis — Preparation of calibration gas
mixtures using dynamic volumetric methods:
⎯ Part 1: Methods of calibration
⎯ Part 2: Volumetric pumps
⎯ Part 4: Continuous syringe injection method
⎯ Part 5: Capillary calibration devices
⎯ Part 6: Critical orifices
⎯ Part 7: Thermal mass-flow controllers
⎯ Part 8: Diffusion method
⎯ Part 9: Saturation method
⎯ Part 10: Permeation method
⎯ Part 11: Electrochemical generation
ISO 6145-3, entitled Periodic injections into a flowing gas stream, has been withdrawn.
iv © ISO 2009 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 6145-5:2009(E)
Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures using
dynamic volumetric methods —
Partie 5:
Capillary calibration devices
1 Scope
This part of ISO 6145 is one of a series of International Standards dealing with the various dynamic volumetric
techniques used for the preparation of calibration gas mixtures. This part specifies a method for the
continuous production of calibration gas mixtures from pure gases or gas mixtures using capillary calibration
devices in single or multiple combinations (gas dividers).
Single capillary systems can be used to provide gas mixtures where the minor component is in the range of
−8
volume fractions from 10 to 0,5.
The relative expanded uncertainty of this technique is less than ±2 % (k = 2) relative. This application is used
in industrial gas mixing panels for the production of specific gas atmospheres.
Gas dividers can be used to divide gas mixtures prepared from gases or gas mixtures into controlled
proportions by volume. These devices are capable of dilutions in the range of volume fractions from 0,000 5 to
0,9 of the primary gas concentration with a relative repeatability of better than 0,5 %.
Traceability of the gas mixtures produced by a gas divider is achieved by comparison of a mixture with gas
mixtures related to national or international gas standards. An example is given in Annex A.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application 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 6143, Gas analysis — Comparison methods for determining and checking the composition of calibration
gas mixtures
ISO 6145-1, Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures using dynamic volumetric methods —
Part 1: Methods of calibration
3 Principle
A constant flow of gas from a capillary tube under conditions of constant pressure drop is added to a
controlled flow of complementary gas. The complementary gas flow may also be derived from another
capillary tube.
The appropriate capillaries are selected to give the required flows of gases into the mixing manifold. If an
appropriate capillary is selected, the required flow is obtained by adjusting the pressure drop across the
capillary.
Commercially available units consisting of several capillary tubes are called gas dividers. Such gas dividers
containing combinations of capillaries may be used to dilute pure gases or further dilute calibration gas
mixtures with complementary gas, thus generating further calibration standards.
4 Apparatus
4.1 Two-capillary blending system
4.1.1 Set-up
Figure 1 shows a possible set-up of a gas mixing system using two capillary tubes, i.e. a two-capillary system.
Key
1 two-stage pressure regulator
2 fine adjustment valve
3 pressure differential manometer
4 capillary
5 mixing manifold
a
Gas A.
b
Complementary gas.
c
Gas mixture.
Figure 1 — Two-capillary blending system
4.1.2 Apparatus
4.1.2.1 Capillaries, each supplied with gas from a cylinder fitted with a two-stage pressure regulator, gas
filter and a fine adjustment valve.
4.1.2.2 Two-stage pressure regulator, equipped with fine adjustment valves.
4.1.2.3 Differential manometer, capable of measuring the pressure drop across the capillary.
2 © ISO 2009 – All rights reserved
4.1.2.4 Gas manifold, fed by the flow from each capillary where mixing occurs to produce the calibration
gas mixture at the outlet.
4.1.2.5 Gas filters, to filter the component gases, so as to prevent blockage of the capillaries.
4.1.2.6 Thermostatic controller (optional), to maintain the temperature of the capillaries constant.
Variations in temperature can cause a significant change in the viscosity of the component gas passing
through the capillary. For high accuracy, it is necessary to provide thermostatic control of the capillaries. With
thermostatic control of a water-jacket to ±1 °C, the volume fraction of the final mixture will not vary by more
than ±2 %.
4.1.3 Procedure
4.1.3.1 Operation
Open the gas supply cylinders and adjust the two-stage pressure regulators to approximately 200 kPa gauge
outlet pressure. Open the fine adjustment valves to give the pressure drop across the capillaries required for the
desired flows. The required pressure drop can be estimated using a modification of Equation (1), given in 4.1.3.2.
The accuracy of the mixture produced at any moment is principally affected by the constancy of the flow rates
of each component. These can be estimated by observations of the variation in the pressure differential
manometers applied across each capillary.
4.1.3.2 Determination of the capillary flow rate
The volume flow rate q of a gas A emerging from a capillary is approximately expressed as:
A
π− p p
r()
q = (1)
A
8ηL
where
r is the radius of the capillary tube;
p is the inlet pressure to the capillary;
p is the outlet pressure of the capillary;
η is the dynamic viscosity of the gas at the temperature of usage;
L is the length of the capillary tube.
For a given capillary, Equation (1) can be simplified by the use of an individual calibration factor. For its
determination, the gas flow from one capillary is passed into a flowmeter with known accuracy. Additionally,
readings are taken of the differential pressures required to provide a range of flows. A calibration curve is
constructed by plotting pressure differences (p − p ) against flow rates. The gradient of this line will be the
1 2
individual calibration factor K for the specified gas.
qK=−p p
()
AA 1 2
A
(2)
qK=∆p
AA A
where
K is an individual factor for gas A;
A
∆p is equal to (p − p ) across the capillary.
A 1 2
In practice, the determination of the flow by the use of a calibrati
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 6145-5
Deuxième édition
2009-11-01
Analyse des gaz — Préparation des
mélanges de gaz pour étalonnage à l'aide
de méthodes volumétriques
dynamiques —
Partie 5:
Dispositifs d'étalonnage par capillaires
Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures using dynamic
volumetric methods —
Part 5: Capillary calibration devices
Numéro de référence
©
ISO 2009
PDF – Exonération de responsabilité
Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier
peut être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence
autorisant l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées
acceptent de fait la responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO décline toute
responsabilité en la matière.
Adobe est une marque déposée d'Adobe Systems Incorporated.
Les détails relatifs aux produits logiciels utilisés pour la création du présent fichier PDF sont disponibles dans la rubrique General Info
du fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir
l'exploitation de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation,
veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2009
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous
quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit
de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2009 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Principe.1
4 Appareillage .2
4.1 Système de mélange à deux capillaires.2
4.1.1 Montage.2
4.1.2 Appareillage .3
4.1.3 Mode opératoire.3
4.2 Dispositifs à capillaires multiples utilisant des séparateurs de gaz.4
4.2.1 Montage d'un séparateur de gaz.4
4.2.2 Séparateurs de gaz comprenant une combinaison de capillaires non identiques .4
4.2.3 Séparateurs de gaz comprenant une combinaison de capillaires identiques.5
4.2.4 Fonctionnement d'un séparateur de gaz à capillaires identiques .6
4.2.5 Détermination des débits.6
5 Expression des résultats.7
5.1 Fraction volumique .7
5.2 Sources d'incertitudes.8
5.2.1 Température.8
5.2.2 Viscosité.8
5.2.3 Pression.8
5.2.4 Géométrie des tubes capillaires .8
5.3 Vérification du système de mélange/séparateur de gaz .8
5.4 Détermination des incertitudes.9
Annexe A (informative) Exemple numérique.10
Annexe B (informative) Dérivation de la formule de l'incertitude composée de K .13
Bibliographie.14
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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
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.
L'ISO 6145-5 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 158, Analyse des gaz.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 6145-5:2001) qui a fait l'objet d'une
révision technique. Certains paragraphes (Mode opératoire et Calculs, par exemple) ont été séparés d'autres
articles étroitement liés et la lisibilité est améliorée du fait du rapprochement de ces paragraphes. Les parties
portant sur le principe et la vérification ont été clarifiées et séparées, la section portant sur l'incertitude a été
vérifiée et mise à jour et l'Annexe A a été révisée. Une dérivation du calcul de l'incertitude-type composée a
été ajoutée à titre d'information en tant qu'Annexe B.
L'ISO 6145 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Analyse des gaz — Préparation
des mélanges de gaz pour étalonnage à l'aide de méthodes volumétriques dynamiques:
⎯ Partie 1: Méthodes d'étalonnage
⎯ Partie 2: Pompes volumétriques
⎯ Partie 4: Méthode continue par seringue d'injection
⎯ Partie 5: Dispositifs d'étalonnage par capillaires
⎯ Partie 6: Orifices critiques
⎯ Partie 7: Régulateurs thermiques de débit massique
⎯ Partie 8: Méthode par diffusion
⎯ Partie 9: Méthode par saturation
⎯ Partie 10: Méthode par perméation
⎯ Partie 11: Génération électrochimique
L'ISO 6145-3, intitulée Injections périodiques dans un flux gazeux, a été annulée.
iv © ISO 2009 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 6145-5:2009(F)
Analyse des gaz — Préparation des mélanges de gaz pour
étalonnage à l'aide de méthodes volumétriques dynamiques —
Partie 5:
Dispositifs d'étalonnage par capillaires
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 6145 fait partie d'une série de Normes internationales qui traitent des diverses
méthodes volumétriques dynamiques utilisées pour la préparation des mélanges de gaz d'étalonnage. La
présente partie spécifie une méthode de production continue de mélanges de gaz d'étalonnage à partir de
gaz purs ou de mélanges de gaz, utilisant des dispositifs capillaires en combinaisons simples ou multiples
(séparateurs de gaz).
Les systèmes par capillaires simples peuvent être utilisés pour obtenir des mélanges de gaz dont la fraction
−8
volumique du constituant minoritaire se situe dans la plage allant de 10 à 0,5.
L'incertitude élargie relative de cette technique est inférieure à ±2 % (k = 2). Cette application est utilisée dans
les installations de mélanges de gaz industriels pour la production d'atmosphères gazeuses spécifiques.
Des séparateurs de gaz peuvent être utilisés pour diviser les mélanges de gaz préparés à partir de gaz ou de
mélanges de gaz en proportions contrôlées en volume. Ces dispositifs sont capables de dilutions de l'ordre de
0,000 5 à 0,9 en fraction volumique de la concentration gazeuse initiale, avec une répétabilité relative
meilleure que 0,5 %.
La traçabilité des mélanges de gaz obtenus à l'aide d'un séparateur de gaz est obtenue par comparaison d'un
mélange avec des mélanges de gaz raccordés à des étalons de gaz nationaux ou internationaux. Un exemple
est donné à l'Annexe A.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application 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 6143, Analyse des gaz — Méthodes comparatives pour la détermination et la vérification de la
composition des mélanges de gaz pour étalonnage
ISO 6145-1, Analyse des gaz — Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage à l'aide de méthodes
volumétriques dynamiques — Partie 1: Méthodes d'étalonnage
3 Principe
Un débit constant de gaz, sortant d'un tube capillaire soumis à une chute de pression constante, est ajouté à
un débit contrôlé de gaz de complément. Le gaz de complément peut être issu d'un autre tube capillaire.
Les capillaires appropriés sont choisis en fonction de leur capacité à acheminer au débit voulu les gaz dans la
chambre de mélange. Avec un capillaire approprié, le débit requis est obtenu en réglant la chute de pression
dans le capillaire.
Des unités disponibles dans le commerce, constituées de plusieurs tubes capillaires, sont appelées
séparateurs de gaz. Ils contiennent des combinaisons de capillaires et peuvent être utilisés pour diluer les gaz
purs ou les mélanges de gaz d'étalonnage avec un gaz de complément, créant ainsi de nouveaux étalons.
4 Appareillage
4.1 Système de mélange à deux capillaires
4.1.1 Montage
La Figure 1 représente un montage possible pour réaliser un système de mélange de gaz utilisant deux tubes
capillaires, c'est-à-dire un système à deux capillaires.
Légende
1 détendeur à double détente
2 vanne de réglage fin
3 manomètre à pression différentielle
4 capillaire
5 chambre de mélange
a
Gaz A.
b
Gaz de complément.
c
Mélange de gaz.
Figure 1 — Système de mélange à deux capillaires
2 © ISO 2009 – Tous droits réservés
4.1.2 Appareillage
4.1.2.1 Capillaires, chacun d'eux alimenté en gaz par une bouteille munie d'un détendeur double
détente, d'un filtre et d'une vanne de réglage fin.
4.1.2.2 Détendeur double détente, muni de vannes de réglage fin.
4.1.2.3 Manomètre différentiel, capable de mesurer la chute de pression dans le capillaire.
4.1.2.4 Chambre de mélange, alimentée par le débit de chaque capillaire et dans laquelle le mélange se
produit pour fournir en sortie le mélange de gaz d'étalonnage.
4.1.2.5 Filtres, pour filtrer les constituants gazeux, empêchant ainsi l'obstruction des capillaires.
4.1.2.6 Thermostat (facultatif), pour maintenir constante la température dans les capillaires. Les
variations de température peuvent modifier de façon significative la viscosité du constituant gazeux passant
dans le capillaire. Pour obtenir une précision élevée, il est nécessaire d'avoir un contrôle thermostatique des
capillaires. Un contrôle thermostatique avec une chemise d'eau à ±1 °C limite à ±2 % au maximum les
variations de fractions volumiques dans le mélange final.
4.1.3 Mode opératoire
4.1.3.1 Fonctionnement
Ouvrir les bouteilles de gaz et ajuster les détendeurs double détente à une valeur de pression de sortie
d'environ 200 kPa. Ouvrir les vannes permettant des réglages fins pour créer dans les capillaires la chute de
pression nécessaire aux débits désirés. La chute de pression requise peut être estimée en utilisant
l'Équation (1) modifiée, en 4.1.3.2.
L'exactitude du mélange produit à tout moment est principalement affectée par la stabilité des débits de
chaque constituant. Ces débits peuvent être estimés en observant, sur les manomètres, les variations de
pression différentielle appliquées à chaque capillaire.
4.1.3.2 Détermination du débit du capillaire
Le débit volumique q du gaz A sortant d'un capillaire peut s'exprimer approximat
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.