ISO 4022:1977
(Main)Permeable sintered metal materials — Determination of fluid permeability
Permeable sintered metal materials — Determination of fluid permeability
Matériaux en métal fritté perméable — Détermination de la perméabilité aux fluides
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INTERNATIONAL STANDARD 4022
INTERNATIONAL ORGANIUTION FOR STANDARDIUTION *MEEAYHAPOAHAII OPïAHH3AUWR no CïAHLLWTSOAUHM *ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Permeable sintered metal materials - Determination of fluid
permeabi I ity
Matériaux en métal fritté perméable - Détermination de la perméabilité aux fluides
First edition - 1977-05-01
- ui
UDC 669-492.8 : 539.217 Ref. No. IS0 4022-1977 (E)
PI
t-
q
N Descriptors : powder metallurgy, sintered products, porous materials, physical tests, determination, permeability.
N
O
U
Price based on 8 pages
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FOREWORD
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation
of national standards institutes (IS0 member bodies). The work of developing
International Standards is carried out through IS0 technical committees. Every
member body interested in a subject for which a technical committee has been set
up has the right to be represented on that committee. Internqtional organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated
to the member bodies for approval before their acceptance as International
Standards by the IS0 Council.
International Standard IS0 4022 was developed by Technical Committee
ISO/TC 119, Powder metallurgical materials and products, and was circulated to
the member bodies in March 1976.
It has been approved by the member bodies of the following countries :
Australia Japan
Spain
Austria Mexico Sweden
Canada Philippines Turkey
Chile Poland United Kingdom
France Portugal U.S.A.
Germany Romania
U.S.S.R.
Italy South Africa, Rep. of Yugoslavia
No member body expressed disapproval of the document.
0 International Organization for çtandardization, 1977
Printed in Switzerland
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INTERNATIONAL STANDARD IS0 4022-1977 (E)
Permeable sintered metal materials - Determination of fluid
er mea bi I ity
ap
1 SCOPE AND FIELD OF APPLICATION 2 PRiNClPLE
This International Standard specifies a method for the Passage of a test fluid of known viscosity and density
determination of the fluid permeability of permeable through a test piece, and measurement of the pressure drop
sintered metal materials in which the porosity is deliber-
and the volumetric flow rate.
ately continuous or interconnecting, testing being carried
out under such conditions that the fluid permeability can
be expressed in terms of viscous and inertia permeability
coefficients (see annex A).
Determination of the viscous and inertia permeability
This International Standard does not apply to hollow coefficients, which are parameters of a formula describing
0
cylindrical test pieces of large length to diameter ratio, the relationship between the pressure drop, the volumetric
since it is possible that the pressure drop in the fluid along flow rate, the viscosity and density of the test fluid, and the
the length of the cylinder is not negligible compared with dimensions of the porous metal test piece permeated by
the pressure drop across the walls. this fluid.
I
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IS0 4022-1977 (E)
3 SYMBOLS AND DEFINITIONS
For the purposes of this International Standard, the symbols and definitions given in the table apply :
TABLE - Svmbolr and definitions
Definition Unit
Ability of a porous metal to pass a fluid under the action of a
pressure gradient
Area of Dorous metal normal to the direction of the fluid flow
e test piece in the direction of fluid flow
Thickness Dimension of the
m
a) for flat test pieces : equal to the thickness
b) for hollow cylinders : given by the equation in 6.1.2
m
Length L Length of cylinder (see figure 2)
Volume flow rate at which a fluid of unit Viscosity is transmitted
Viscous permeability coefficient Jl"
through unit area of porous metal permeated under the action of
m2
unit pressure gradient when the resistance to fluid flow is due
only to viscous losses. It is independent of the quantity of porous
metal considered
at which a fluid of unit density is transmitted
Inertia permeability coefficient Jli Volume flow rate
through unit area of porous metai permeated under the action of
m
unit pressure gradient when the resistance to fluid flow is due
only to inertia losses. It is independent of the quantity of porous
metal considered
m3/s
Volume flow rate Q Mass flow rate of the fluid divided by its density
of the test piece
Pressure upstream
Upstream pressure PI
Nlmz
Pressure downstream of the test piece
Downstream pressura p2
Half the sum of the upstream and downstream pressures
Mean pressure P
Difference between the pressures on the upstream and
Pressure drop ap
NIm2
downstream surfaces of the porous test piece
~~ ~
Pressure drop divided by the thickness of porous test piece NIm3
Pressure gredient
Ratio of the volumetric flow rate to the test area m is
Velocity I QIA
kglm3
Density of the test fluid at the mean temperature and pressure
Absolute dynamic viscosity coefficient as defined by Newton's
Ndm2
law
Pressure difference observed between the upstream and
downstream pressure tappings when the test apparatus is used
NIm2
without a porous test piece in position. (it varies with the flow
rate through the apparatus and arises from venturi effects at the
pressure tappings and other causes)
Half the sum of the temperatures of the fluid at the upstream
K
sida and the downstream side of the test piece
4 TESTPIECE ,This International Standard refers to two different types of
apparatus suitable for determining the fluid permeability
The test piece shall be dried before testing with a gas.
of porous test pieces.
5 APPARATUS
5.1.1 Guard ring test head for flat restpieces
5.1 Equipment
This is a type of test apparatus which is recommended for
carrying out non-destructive testing of partial areas of flat
The choice of apparatus is mainly dictated by the size,
shape and physical characteristics of the test piece.
porous sheets.
2
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IS0 4022-1977 (E)
The permeable metal sheet is clamped between two flexible
The guard ring test head minimizes side leakage by ensuring
seals having a characteristic diameter DI, corresponding to
that the pressure is the same in the inner and outer
the test area. The guard ring test head is designed to mini-
chambers. On the upstream face of the test piece this is
mize side leakage by surrounding the test area with a
achieved by arranging that the port area connecting the
pressurized annular zone, the width of which shall not be
upper chambers (as shown in figure 1) is as large as possible.
less than the thickness of the test piece (see figure 1).
On the downstream face of the test piece the inner chamber
Test fluid (for example air) from
adjustable pressure-control valve
(Alternative entry for test fluid)
Port area as large as possible
Outer seal
Inner seal I
('O' Rings)
Adjustable pressure-
equalizing valve
P3 -P2 = 0
-Q2 i
Air to
To flowmeter
atmosphere
t
t
= Mean diameter of the inner seals
D1
Line b
0, = 0,
D2 = Test head diameter
Qf
Q2 = Volumetric flow rate, at pressure pz Tb
PO = Atmospheric pressure Pb 'Pl Flowmeter
= Downstream guard ring pressure, adjusted to be equal to p7
p3 -I
I
~2 -PO = Pressure drop across flowmeter
Ql I
~1 - ~2 = Pressure drop across porous metal
I Test piece
P
t
FIGURE 1 -Guard ring test head
3
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IS0 4022-1977 (E)
5.1.2 Jig for hollow cylindrical test pieces
leads to a flowmeter, usually subject to a small back
pressure, and the outer chamber leads to atmosphere via a
The permeability of hollow cylindrical test pieces is con-
pressure-equalizing valve. This valve is adjusted to equalize
veniently measured by clamping the cylinder axially
the pressure in the inner and outer chambers. The fitting of
between two flat surfaces and causing the test fluid to
a restrictor between the test piece and the flowmeter, to
permeate outwards through the wall of the cylinder. An
increase the back pressure and thus permit more stable
example is shown in figure 2. The flowmeter is placed up
control of the pressure-equalizing valve, is allowed.
stream of the test piece. When clamping the porous metal
cylinder under test, sufficiently flexible seals shall be used
However, ideally, the pressure on the downstream face of
to overcome surface irregularities so as to ensure leak-free
the test piece should be as near as possible to atmospheric
sealing.
pressure and a restrictor should not be used unless necess-
ary for the adjustment of the pressure drop in the flow-
meter.
5.2 Test fluids
Toroidal sealing rings (“0”-rings) are recommended for the
inner seals. In the majority of cases, gases are more convenient test
fluids than liquids (see annex B).
The seals shall be sufficiently flexible to overcome all
Test gases shall be clean and dry.
surface imperfections and lack of flatness of the porous
metal. In some instances it may be necessary to load the
By agreement between the interested parties, liquids may
inner and outer seals separately to ensure leak-free sealing.
be used where the permeability with reference to a specific
liquid is required. This liquid shall be clean and free from
Two upper and two lower seals are required and these must
be in line with each other. dissolved gases.
Clamping force
Line a
4
Qf
Flowmeter
Q, r”l
Seal
-
NOTE - The diameter dg should be approximately equal to diameter d
and the distance h should be as small as possible to minimize the
apparatus correction.
FIGURE 2 - Jig for testing hollow cylindrici test pieces
4
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IS0 4022-1977 (E)
- calculate the mean flow rate through the test piece;
6 PROCEDURE
- determine the density and the viscosity of the test
6.1 Measurement of thickness and area of the test piece
fluid.
6.1.1 Flat test pieces
The size of micrometer anvils shall not be l
...
N O R M E I NT ERN AT IO N ALE 4022
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION MEXJXYHAWJXHAII OPïAHi13AUHII no CTAHJlAPTHSAUHH .ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Matériaux en métal fritté perméable - Détermination de la
perméabilité aux fluides
Permeable sintered metal materials - Determination of fluid permeability
Première édition - 1977-05-01
1
LL
-
CDU 669-492.8 : 539.217
Réf. no : IS0 4022-1977 (FI
IC
IC
p
Descripteurs : métallurgie des poudres, produit fritté, matériau poreux, essai physique, détermination, perméabilité.
N
N
O
d
a
Prix basé sur 8 pages
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AVANT-PROPOS
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d'organismes nationaux de normalisation (comités membresde I'ISO). L'élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I'ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partiedu comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I'ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont
soumis aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme
Normes internationales par le Conseil de I'ISO.
La Norme internationale IS0 4022 a été élaborée par le comité technique
ISOITC 119, Matières premières et produits pour la métallurgie des poudres, et a
été soumise aux comités membres en mars 1976.
Les comités membres des pays suivants l'ont approuvée :
Afrique du Sud, Rép. d' France Roumanie
Royaume-Uni
Allemagne Italie
Japon Suède
Australie
Mexique Turquie
Autriche
Philippines U.R.S.S.
Canada
Chili Pologne U.S.A.
Espagne Portugal Yougoslavie
Aucun comité membre ne l'a désapprouvée.
O Organisation internationale de normalisation, 1977 O
Imprimé en Suisse
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NORME INTERNATIONALE IS0 4022-1977 (FI
Matériaux en métal fritté perméable - Détermination de la
perméabilité aux fluides
m
1 OBJETETDOM INE D'APPLIC ,TION 2 PRINCIPE
La présente Norme internationale spécifie une méthode Passage d'un fluide d'essai, de viscosité et de masse volumi-
pour déterminer la perméabilité aux fluides des matériaux que connues, à travers un échantillon, et mesurage de la
en métal fritté perméable dans lesquels la porosité est perte de charge et du débit en volume.
franchement continue ou interconnectée. Les essais sont
faits dans des conditions telles que la perméabilité peut
être exprimée par des coefficients de perméabilité liés à la
viscosité et aux forces d'inertie (voir annexe A).
Dans le cas où l'on détermine la perméabilité de cylindres Détermination des coefficients de perméabilité visqueuse et
creux dont la longueur est grande par rapport au diamètre, de perméabilité par inertie, qui sont des paramètres d'une
il peut exister une perte de charge dans le fluide le long de formule reliant la perte de charge, le débit en volume, la
l'intérieur du cylindre, perte qui n'est pas négligeable par viscosité et la masse volumique du fluide d'essai, avec les
dimensions de l'échantillon en métal poreux traversé par ce
rapport à la perte de charge à travers la paroi. Dans ce cas,
la présente Norme internationale n'est pas applicable. fluide.
1
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IS0 4022-1977 (F)
3 SYMBOLES ET DÉFINITIONS
Dans le cadre de la présente Norme internationale, les symboles et définitions donnés dans le tableau sont applicables :
TABLEAU - Symboles et définitions
Définition Unité
Terme Symbole
Perméabilité Aptitude d'un matériau poreux à laisser circuler un fluide sous
-
l'influence d'un gradient de pression
Surface d'essai A Surface utile du matériau poreux, normale à la direction du
m2
courant du fluide
e
Épaisseur Dimension de l'échantillon dans la direction du courant du fluide
a) pour des échantillons plats : égale à l'épaisseur
m
b) pour des échantillons cylindriques creux : donnée par la
formule en 6.1.2
m
Longueur L Longueur du cylindre (voir figure 2)
-
Coefficient de perméabilité visqueuse Débit d'un fluidedeviscosité unité traversant lasurface unitéd'un
iLV
corps poreux sous l'action d'un gradient de pression unité quand
la résistance opposée au mouvement du fluide est due seulement m2
a la viscosité. II est indépendant de la quantité de matière
traversée
Coefficient de perméabilité par inertie Débit d'un fluide de masse volumique unité traversant la surface
*i
unité d'un corps poreux sous l'action d'un gradient de pression
unité quand la résistance opposée au mouvement du fluide est
m
due seulement aux forces d'inertie. II est indépendant de la
quantité de matière traversée
Débit volumique Q Rapport du débit massique du fluide à sa masse volumique m3/s
Pression amont Pression du fluide en amont de l'échantillon
p1
Pression aval Pression du fluide en aval de l'échantillon Nlrn2
p2
Pression moyenne Demi-somme des pressions amont et aval
P
Perte de charge Différence entre les pressions en amont et en aval de l'échantillon Nlm2
ap
Gradient de pression Rapport de la perte de charge à l'épaisseur de l'échantillon Nlm3
Vitesse QIA Rapport du débit du fluide à la surface d'essai traversée par
mls
le fluide
Masse volumique
Masse volumique du fluide d'essai à température et pression
P
kglm3
movennes
I
Viscosité dynamique Coefficient de viscosité dynamique absolue comme défini par
r)
la loi de Newton
Correction instrumentale (à soustraire de la Différence de pression observée entre les ajutages amont et aval
perte de charge observée) de l'appareil sans échantillon en place. (Cet effet varie avec le
débit et, entre autres causes, à pour oriqine l'effet Venturi)
Température absolue moyenne T Demi-somme des températures du fluide en amont et en aval
de l'échantillon
La présente Norme internationale propose deux types
4 ÉCHANTILLON
d'appareillage différents possibles pour déterminer la per-
L'échantillon doit être séché ,avant l'essai dans un gaz.
méabilité aux fluides de l'échantillon poreux.
5 APPAREILLAGE
5.1.1 Montage avec anneau de garde pour les échantillons
5.1 Appareils
plats
Le choix de l'appareillage est essentiellement dicté par la
C'est un type d'appareil recommandé pour des essais non
taille, la forme et les caractéristiques physiques de I'échan-
destructifs sur une surface limitée d'une tôle plane poreuse.
tillon.
2
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IS0 4022-1977 (F)
La feuille de métal perméable est fixée par l'intermédiaire Ce montage avec anneau de garde minimise les pertes laté-
de deux joints souples de diamètre Dl définissant la surface rales en égalisant la pression dans les chambres intérieure et
explorée. Le montage avec anneau de garde est employé extérieure. Cela est réalisable sur la face amont de I'échan-
tillon en rendant aussi grande que possible la surface bai-
pour minimiser les pertes latérales en entourant la surface
gnée par le fluide (comme indiqué à la figure l). Du côté
d'essai d'une zone pressurisée annulaire dont la largeur ne
aval de l'échantillon, la chambre intérieure est reliée à un
doit pas être intérieure à l'épaisseur de l'échantillon (voir
figure 1). débitmètre ayant généralement une faible perte de charge,
Arrivée du fluide d'essai (air par exemple)
O2 i
r
= Diamètre moyen des joints intérieurs
D,
= Diamètre du joint extérieur de la cellule de mesure
Conduite b
02
= Débit volumique, a la pression p2
02
Qf
po = Pression atmosphérique
Débitmètre
= Pression aval de l'anneau de garde, réglée pour être égale
t
p3
J
à la pression p2
p2 - po = Perte de charge dans le débitmètre
p1 -p2 = Perte de charge dans le métal poreux
Échantillon
P
t
Conduite a
F i G U R E 1 - Montage avec anneau de garde
3
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IS0 4022-1977 (F)
5.1.2 Montage pour les échantillons cylindriques creux
et la chambre extérieure est reliée à l'atmosphère par
l'intermédiaire d'une fuite réglable. Cette fuite est réglée
La perméabilité des échantillons cylindriques creux peut se
pour égaliser les pressions dans les chambres intérieure et
mesurer facilement en obturant les bouts du cylindre au
extérieure. On peut monter une restriction entre I'échan-
moyen de deux surfaces planes et en forçant le fluide à
tillon et le débitmètre pour augmenter la pression aval et
passer dans les parois du cylindre. Un exemple de montage
obtenir ainsi une meilleure stabilité de la fuite réglable.
est donné à la figure 2. Le débitmètre est placé en amont.
Pour le blocage de l'échantillon, on utilise des joints suffi-
Cependant, dans des conditions de fonctionnement idéales,
samment flexibles pour compenser les irrégularités de
la face aval doit être presque à la pression atmosphérique et
surf ace.
on ne doit pas utiliser de restriction à moins qu'il ne soit
nécessaire de régler la perte de charge dans le débitmétre.
II est préférable d'utiliser des joints toriques pour les joints
5.2 Fluides d'essai
intérieurs.
Dans la majorité des cas, les gaz sont à préférer aux liquides
Les joints doivent être suffisamment souples pour absorber
(voir annexe B).
les défauts de surface et de planéité de l'échantillon. Dans
Les gaz utilisés doivent être propres et secs.
certains cas, il peut être nécessaire d'exercer une pression
sur les joints intérieurs et extérieurs pour assurer I'étan-
Par accord entre les parties intéressées, des liquides peuvent
chéité.
être utilisés, si l'on veut connaître la perméabilité pour un
liquide donné. Ce liquide devra être propre et ne pas conte-
II faut deux joints supérieurs et deux joints inférieurs, qui
nir de gaz dissous.
doivent être disposés l'un au-dessus de l'autre.
Force de serrage
Conduite a
Qf
Q1 t--l Débitmètre
NOTE - Les diamètres d et dg doivent être voisins et la cote h aussi
petite que possible, afin de minimiser la correction instrumentale.
FIGURE 2 - Montage pour essai des cylindres creux
4
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IS0 4022-1977 (F)
- calculer le débit volumique à l'intérieur de I'échan-
6 MODE OPÉRATOIRE
tillon;
6.1 Mesurage de l'épaisseur et de la surface de 'échantillon
- déterminer la masse volumique et la viscosité du
fluide d'essai.
6.1 .I Échantillons plats
Le diamètre des touches du micromètre ne doit pas être
7 EXPRESSION DES R
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.