ISO 5802:2001
(Main)Industrial fans — Performance testing in situ
Industrial fans — Performance testing in situ
Ventilateurs industriels — Essai de performance in situ
La présente Norme internationale spécifie les règles d'essai pour la détermination d'une ou de plusieurs caractéristiques de ventilateurs installés sur un circuit opérationnel mettant en circulation un gaz monophasique.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5802
First edition
2001-07-15
Industrial fans — Performance testing
in situ
Ventilateurs industriels — Essai de fonctionnement in situ
Reference number
©
ISO 2001
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ii © ISO 2001 – All rights reserved
Contents Page
Foreword.v
Introduction.vi
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms, definitions and symbols.1
3.1 Terms and definitions .1
3.2 Symbols .14
4 Quantities to be measured.18
5 General conditions and procedures concerning in situ tests .18
5.1 General recommendations .18
5.2 Selection of test point when only the system resistance can be varied.18
5.3 Fans fitted with adjustment devices.19
5.4 System throttling devices allowing the system resistance to be altered .19
5.5 Selection of the test point when the system resistance cannot be varied.19
5.6 When correction of the coefficient deduced from the test is not necessary .20
6 Instrumentation.20
6.1 Instrumentation for measurement of pressure.20
6.2 Measurement of air velocity .21
6.3 Measurement of temperature .23
6.4 Determination of density.24
6.5 Measurement of rotational speed .25
7 Determination of fan pressure.25
7.1 Location of pressure measurement plane .25
7.2 Measurement of fan pressure.27
8 Determination of flow rate .36
8.1 Choice of measuring method .36
8.2 Choice of measuring section.36
8.3 Determination of flowrate using differential pressure devices.38
8.4 Determination of flowrate by velocity area methods .38
9 Determination of power.54
9.1 Definition of performance characteristics relating to the power of a fan.54
9.2 Losses during transmission of power from the motor to the impeller .56
9.3 Methods for determination of power .56
9.4 Measuring instruments .59
9.5 Precautions to be taken during in situ tests.59
10 Uncertainty associated with the determination of fan performance.59
10.1 General.59
10.2 Performance errors .60
10.3 Uncertainty of measurement .60
10.4 Specified uncertainties .60
10.5 Analysis of uncertainty .60
Annex A (normative) Position of exploration lines for a marginal wall profile compatible with a general
power law.67
Annex B (normative) Determination of the position of the marginal exploration lines in cases not
covered by annex A.71
Annex C (normative) Minimum straight lengths required upstream and downstream of the differential
pressure devices (DP device) used for flow measurement.74
Annex D (normative) Loss allowance for straight, smooth ducts and standardized airways .82
Annex E (normative) Rotating vane anemometer calibration.84
Bibliography .86
iv © ISO 2001 – All rights reserved
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 3.
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 International Standard may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard ISO 5802 was prepared by Technical Committee ISO/TC 117, Industrial fans.
Annexes A to E form a normative part of this International Standard.
Introduction
The need to revise existing methods of site testing has been apparent for some time. Bearing in mind the extent of
these revisions, it was felt appropriate to expand the method of site testing into a "stand-alone" document. This
would enable the velocity area methods to be fully detailed for all commonly encountered airway cross-sections. It
would also allow the addition of descriptive annexes covering the selection of suitable measuring stations and
instrument calibration.
In accordance with recent International agreements, it will be noted that fan pressure is now defined as the
difference between stagnation pressure at the fan inlet and outlet. Stagnation pressure is the absolute pressure
which would be measured at a point in a flowing gas if it were brought to rest isentropically. For Mach numbers less
than 0,2 the gauge stagnation pressure is within 0,6 % of the total pressure.
Less emphasis is placed on the use of "fan static pressure" as this is a conventional quantity only. It is to be
anticipated that its use will cease with time. All fluid losses are essentially losses in stagnation pressure and this
has been reflected in the definitions now specified.
It should be recognized that the performance of a fan measured under site conditions will not necessarily be the
same as that determined from tests using standardized airways. The reasons for such differences are not only due
to the inherently lower accuracy of a site test, but also due to the so-called "system effect factor" or "installation
effect", where the ducting connections at fan inlet and/or outlet modify its performance. The need for good
connections cannot be understated. This International Standard specifies the use of "common parts" immediately
adjoining the fans for the consistent determination of pressure and also to ensure that air/gas is presented to the
fan as a symmetrical velocity profile free from swirl and undue distortion. Only if these conditions are met, will the
performance under site conditions equate with those measured in standardized airways.
It should also be noted that this International Standard specifies the positioning of velocity-area measuring points
according to log-Tchebycheff or log-linear rules. Arithmetic spacing can lead to considerable error unless a very
high number of point readings are taken. (These would then have to be plotted graphically and the area under the
curve obtained using planimetry. The true average velocity would be this area divided by the dimensional
ordinates).
It is outside the scope of this International Standard to assess the additional uncertainty where the lengths of
straight duct either side of the measuring station are less than those specified in annex C. Guidance is, however,
given in ISO/TR 5168 and ISO 7194, from which it will be seen that where a significant radial component exists,
uncertainties can considerably exceed the normally anticipated 4 % at 95 % confidence levels.
vi © ISO 2001 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 5802:2001(E)
Industrial fans — Performance testing in situ
1 Scope
This International Standard specifies tests for determining one or more performance characteristics of fans installed
in an operational circuit when handling a monophase fluid.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these
publications do not apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For
undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC
maintain registers of currently valid International Standards.
ISO 5167-1:1991, Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices — Part 1: Orifice plates,
nozzles and Venturi tubes inserted in circular cross-section conduits running full.
ISO 5801:1997, Industrial fans — Performance testing using standardized airways.
IEC 60034-1, Rotating electrical machine — Part 1: Rating and performance.
IEC 60051-8, Direct acting indicating analogue electrical measuring instruments and their accessories — Part 8:
Special requirements for accessories.
3 Terms, definitions and symbols
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this International Standard, the following terms and definitions apply.
The quantities referred to are time-averaged mean values. Fluctuations which affect the quantities being measured
may be accounted for by repeating measurements at appropriate time intervals. Mean values may then be
calculated which are taken as the steady-state value.
3.1.1
air
air or other gas, except when specifically referred to as atmospheric air
3.1.2
standard air
–3
atmospheric air having a density of exactly 1,2 kg�m
NOTE Atmospheric air at a temperature of 16 °C, a pressure of 100 000 Pa and a relative humidity of 65 %, has a density
–3
of 1,2 kg�m , but these conditions are not part of the definition.
3.1.3
fan
rotary machine which maintains a continuous flow of air at a pressure ratio not normally exceeding 1,3
3.1.4
impeller
rotating part of a fan which, by means of its blades, transfers energy to the air
3.1.5
casing
those stationary parts of a fan which direct the flow of air from the fan inlet opening(s) to the fan outlet opening(s)
3.1.6
duct
airway in which the air velocity is comparable with that at the fan inlet or outlet
3.1.7
chamber
airway in which the air velocity is small compared with that at the fan inlet or outlet
3.1.8
transition piece
section
airway along which there is a gradual change of cross-sectional area and/or shape
3.1.9
test enclosure
room, or other space protected from draught, in which the fan and test airways are situated
3.1.10
area of the conduit section
A
x
area of the conduit at section x
3.1.11
fan inlet area
A
by convention, the gross area in the inlet plane inside the casing
NOTE The fan inlet plane should be taken as that surface bounded by the upstream extremity of the air moving device. In
this International Standard the fan inlet plane is indicated by plane 1 (see Figure 1).
3.1.12
fan outlet area
A
by convention, the gross area in the outlet plane inside the casing without deduction for motors, fairings or other
obstructions
NOTE The fan outlet plane should be taken as that surface bounded by the downstream extremity of the air moving
device. In this International Standard the outlet is indicated by plane 2 (see Figure 1).
3.1.13
temperature
t
air or fluid temperature measured by a temperature sensor
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a) Axial fan
b) Centrifugal fan
Key
1 Plane 1 5 Transition
2 Plane 2 6 Diffuser
3 Inlet box 7 Transition
4 Inlet duct 8 Outlet duct
Figure 1 — Location of pressure measurement planes for site testing
3.1.14
absolute temperature
�
thermodynamic temperature measured above absolute zero
� = t+273,15
3.1.15
stagnation temperature at a point
�
sg
absolute temperature which results if an ideal gas flow is brought to rest isentropically without addition of energy or
heat
NOTE The stagnation temperature is constant along an airway, and for an inlet duct is equal to the absolute ambient
temperature in the test enclosure.
3.1.16
static or fluid temperature
�
absolute temperature of a thermal sensor moving at the fluid velocity
v
��� �
sg
2c
p
where � is the fluid velocity (m/s)
3.1.17
dry bulb temperature
t
d
air temperature measured by a dry temperature sensor in the test enclosure, near the fan inlet or airway inlet
3.1.18
wet bulb temperature
t
w
air temperature measured by a temperature sensor covered by a water-moistened wick and exposed to air in
motion
NOTE When properly measured, it is a close approximation of the temperature of adiabatic saturation.
3.1.19
stagnation temperature at a section
�
sgx
mean value in time of the stagnation temperature averaged over the area of the specified airway cross section
3.1.20
static or fluid temperature at a section
�
x
mean value in time of the static or fluid temperature averaged over the area of the specified airway cross section
3.1.21
specific gas constant
R
for an ideal gas, the equation of state is written
p
� R�
�
4 © ISO 2001 – All rights reserved
3.1.22
inlet stagnation temperature
�
sg1
temperature in the test enclosure near the fan inlet or the inlet duct at a section where the fluid velocity is less than
25 m/s
NOTE In this case the stagnation temperature may be considered equal to the ambient temperature
���� t� 273,15
sg1 a a
3.1.23
isentropic exponent
�
for an ideal gas and an isentropic process
p
� constant
�
�
3.1.24
specific heat at constant pressure
c
p
for an ideal gas:
�
cR�
p
� � 1
3.1.25
specific heat at constant volume
c
V
for an ideal gas
R
c �
V
� � 1
3.1.26
compressibility factor
Z
p
Z �
�R�
p �
and Z is a function of the ratios and
p �
cc
where
p is the critical pressure of the gas
c
� is the critical temperature of the gas
c
NOTE For an ideal gas Z =1.
3.1.27
absolute pressure at a point
p
pressure measured from absolute zero, which is exerted at a point at rest relative to the air around it
3.1.28
atmospheric pressure
p
a
absolute pressure of the free atmosphere at the mean altitude of the fan
3.1.29
gauge pressure
p
e
value of a pressure when the datum pressure is the atmospheric pressure at the point of measurement
NOTE It may be negative or positive:
p = p – p
e a
3.1.30
absolute stagnation pressure at a point
p
sg
absolute pressure which would be measured at a point in a flowing gas if it were brought to rest via an isentropic
process
�
��� � 1 ��1
pp��1 Ma
sg��
��2
where Ma is the Mach number at this point
3.1.31
dynamic pressure at a point
p
d
pressure calculated from the velocity� and the density� of the air at the point
�v
p �
d
3.1.32
total pressure at a point
p
t
absolute stagnation pressure minus the atmospheric pressure
p = p – p = p + p
t sg a e d
NOTE When the Mach number is less than 0,2, the Mach factor is less than 1,01 and the absolute stagnation pressure p
sg
is very close to the sum of the gauge pressure, the atmospheric pressure and the dynamic pressure:
p � p + p + p
sg e a d
3.1.33
average gauge pressure at a section x
p
ex
mean value in time of the gauge pressure averaged over the area of the specified airway cross section
3.1.34
average absolute pressure at a section x
p
x
mean value in time of the absolute pressure averaged over the area of the specified airway cross section
p = p + p
x ex a
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3.1.35
conventional dynamic pressure at a section x
p
dx
dynamic pressure calculated from the average velocity and the average density at the specified airway cross
section
��
vq1
mx m
p���
dx x
��
22� ��A
xx
3.1.36
fan dynamic pressure
p
dF
conventional dynamic pressure at the fan outlet calculated from the mass flow, the average air density at the outlet
and the fan outlet area
vq1��
m2 m
p���
dF 2
��
22���A
3.1.37
absolute stagnation pressure at a section x
p
sgx
sum of the conventional dynamic pressure p corrected by the Mach factor coefficient F at the section and the
dx Mx
average absolute pressure p
x
p = p + p F
sgx x dx Mx
NOTE The absolute stagnation pressure may be calculated by the expression:
�
��� � 1 ��1
pp��1 Ma
sgx x��x
��2
3.1.38
average total pressure at a section x
p
tx
when the Mach number is less than 0,122, the Mach factor F may be neglected so
M
p = p + p = p – p
tx ex dx sgx a
3.1.39
fan pressure
p
F
difference between the stagnation pressure at the fan outlet and the stagnation pressure at the fan inlet
p = p – p
F sg2 sg1
3.1.40
fan static pressure
p
sF
conventional quantity defined as the fan pressure minus the fan dynamic pressure corrected by the Mach factor at
the fan outlet area
p = p – p F – p = p – p
sF sg2 dF M2 sg1 2 sg1
3.1.41
Mach number at a point
Ma
ratio of the fluid velocity at a point and the velocity of sound in the fluid
NOTE For an ideal gas:
v
Ma �
��R
w
3.1.42
Mach number at a section x
Ma
x
ratio of the fluid average velocity by the velocity of sound at the specified airway cross section
v
mx
Ma �
x
��R
wx
3.1.43
Mach factor
F
M
correction factor which is applied to the dynamic pressure at a point given by the expression
pp�
sg
F �
M
p
d
NOTE The Mach factor may be calculated by:
24 6
Ma Ma Ma
F ��1.� � �. for � =1,4
M
4 40 1600
3.1.44
stagnation inlet density
�
sg1
density calculated from the stagnation inlet pressure p and the stagnation inlet temperature �
sg1 sg1
p
sg1
� �
sg1
R �
wsg1
3.1.45
average density at a section x
�
x
fluid density calculated from the absolute pressure p and the static temperature �
x x
p
x
� �
x
R �
wx
3.1.46
mean density
�
m
arithmetic mean value of inlet and outlet densities
� � �
� �
m
8 © ISO 2001 – All rights reserved
3.1.47
mean mass flowrate at a section
q
m
mean value over time of the mass of fluid which passes through the specified airway cross section per unit of time
NOTE The mass flow will be the same at all cross sections within the fan airway system, apart from leakage. When the fan
is not gastight, the mass flow is taken as either that at the fan inlet or outlet, as appropriate.
3.1.48
inlet stagnation volume flow
q
Vsg1
mass flowrate divided by the stagnation inlet density
q
m
q �
Vsg1
�
sg1
3.1.49
outlet stagnation volume flow
q
Vsg2
mass flowrate divided by the stagnation outlet density
q
m
q �
Vsg2
�
sg2
3.1.50
volume flow at a section x
q
Vx
mass flow at the specified airway cross section divided by the corresponding mean value in time of the average
density at that section
q
m
q �
V x
�
x
3.1.51
average velocity at a section x
�
mx
volume flow at the specified airway cross section divided by the cross-sectional area A
q
V x
v �
mx
A
x
NOTE This is the mean value over time of the average component of the fluid velocity normal to that section.
3.1.52
fan work per unit mass
y
mechanical energy increment per unit mass of the fluid passing through the fan
pp� v v
21 m2 m1
y�� �
� 22
m
NOTE y may be calculated as in 3.1.57.
3.1.53
fan static work per unit mass
y
s
pp� v
21 m1
y��
s
� 2
m
3.1.54
fan pressure ratio
r
Fp
ratio of the average absolute stagnation pressure at the outlet section of a fan to that at its inlet section
p
sg2
r �
Fp
p
sg1
3.1.55
density ratio of inlet density to mean density
k
�
fluid density at the fan inlet divided by the mean density in the fan
2�
k �
�
� � �
3.1.56
compressibility coefficient
k
ratio of the mechanical work done by the fan on the air to the work that would be done on an incompressible fluid
with the same mass flow, inlet density and pressure ratio
NOTE 1 The work done is derived from the impeller power on the assumption of isentropic expansion with no heat transfer
through the fan casing.
NOTE 2 k is given by the expression:
(1���) Prlog
sg1 r 10 Fp
k �
(1����) Pr( 1)
��
sg1 r
�qp log 1�
��
m F10
�qp
��m F
3.1.57
fan air power
P
u
conventional output power which is the product of the mass flow by the fan work per unit mass or the product of the
inlet volume flow, the compressibility coefficient k andthefanpressure
P = q y � q p k
u m Vsg1 F
3.1.58
fan static air power
P
us
conventional output power which is the product of the mass flow q by the fan static work per unit mass or the
m
product of the inlet volume flow, the compressibility coefficient k and the fan static pressure p
sF
P = q y � q kp
us m s Vsg1 sF
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3.1.59
impeller power
P
r
mechanical power supplied to the fan impeller
3.1.60
fan shaft power
P
a
mechanical power supplied to fan shaft
3.1.61
motor output power
P
o
shaft power output of the motor or other prime mover
3.1.62
motor input power
P
e
electrical power supplied at the terminals of an electric motor drive
NOTE With other drive forms it is not usual to express the input to the prime mover in terms of power.
3.1.63
rotational speed
N
number of revolutions of the fan impeller per minute
3.1.64
rotational frequency
n
number of revolutions of the fan impeller per second
3.1.65
tip speed
u
peripheral velocity of the impeller blade tips
3.1.66
peripheral Mach number
Ma
u
non-dimensional parameter equal to the ratio of the tip speed to the velocity of sound in the gas at the stagnation
conditions of fan inlet
u
Ma �
u
��R
wsg1
3.1.67
fan Mach number
Ma
F
conventional quantity used as a scaling parameter
NOTE It is the fan tip speed divided by the speed of sound in standard air:
�Dn
r
Ma �
F
c
–1
where c = 340 m�s for ambient temperature.
3.1.68
fan impeller efficiency
�
r
fan air power P divided by the impeller power P
u r
3.1.69
fan impeller static efficiency
�
sr
fan static power P divided by the impeller power P
us r
3.1.70
fan shaft efficiency
�
a
fan air power P divided by the shaft power P
u a
NOTE The fan shaft power P includes bearing losses whilst the impeller power does not.
a
3.1.71
fan motor efficiency
�
M
fan air power P divided by the motor output power P
u o
3.1.72
overall efficiency
�
e
fan air power P divided by the input power for the fan and motor combination
u
3.1.73
kinetic energy factor at a section x of area A
x
�
Ax
non-dimensional coefficient equal to the time-averaged flux of kinetic energy per unit mass through the considered
area A divided by the kinetic energy per unit mass corresponding to the mean air velocity through this area
x
()�vvdA
nx
��
A
x
� �
Ax
qv
m mx
where
� is the local absolute velocity
� is the local velocity component normal to the cross section
n
NOTE It has been agreed for this International Standard that by convention in fan technology� equals one.
Ax
3.1.74
kinetic index at a section x
i
kx
non-dimensional coefficient equal to the ratio of the kinetic energy per unit mass at the section x and the fan work
per unit mass
v
mx
i �
kx
2 y
12 © ISO 2001 – All rights reserved
3.1.75
Reynolds number at a section x
Re
x
product of the local velocity, the local density and a relevant scale length (duct diameter, blade chord) divided by
the dynamic viscosity
� vD
xmx x
Re �
x
�
x
NOTE It is a non-dimensional parameter which defines the state of development of a flow and is used as a scaling
parameter.
3.1.76
fan Reynolds number
Re
F
product of the fan tip speed, the inlet density and the impeller diameter divided by the dynamic viscosity of the fluid
at the fan inlet
� �nD
1r
Re �
F
�
NOTE It is a conventional quantity used as a scaling parameter.
3.1.77
friction loss coefficient
(� )
x-y y
non-dimensional coefficient for friction losses between sections x and y of a duct, calculated for the velocity and
density at section y
NOTE For incompressible flow:
�pv���()
xy��y my x y y
3.1.78
fan flow coefficient
�
non-dimensional quantity equal to the mass flowrate divided by the product of the mean density, the peripheral
speed of the impeller and the square of the diameter of the impeller
q
m
� �
� uD
mr
3.1.79
fan work per unit mass coefficient
�
non-dimensional quantity equal to the fan work per unit mass divided by the square of the peripheral speed of the
impeller
y
� �
u
3.1.80
fan power coefficient
�
P
non-dimensional quantity equal to the impeller power divided by the product of the mean density with the cube of
the peripheral speed of the impeller and the square of the diameter of the impeller
P
r
� �
P
� uD
mr
3.2 Symbols
A
Area of the conduit section m
A Area of the conduit of section x m
x
A Correcting coefficient for partial pressure of water vapour at a given temperature
w
A Fan inlet area m
A Fan outlet area
m
b Distance from the wall to the nearest measuring point m
–1
c Speed of sound in air
m�s
–1 –1
c Specific heat at constant pressure
J�kg �K
p
–1 –1
c Specific heat at constant volume
J�kg �K
V
d Diameter of the head of the velocity probe mm
D
Internal diameter of a circular cross-section duct m
D Minimum inner diameter of an annular duct m
a
D Equivalent diameter of a non-circular cross-section duct m
e
D Hydraulic diameter of the duct m
h
D Diameter of the impeller m
r
e Thickness of the ring in an annular duct m
e
Fan pressure uncertainty
pF
e
Flowrate uncertainty
q
e Characteristic uncertainty
�
f Additional uncertainty
f Weighting coefficient
i
F Proximity coefficient
F Mach factor
M
–2
g
Gravitational acceleration m�s
h
Horizontal distance of the probe from the reference wall when the orthogonal
coordinates are used m
��
p
v
h Relative humidity h �
u
u
��
p
��
sat
H
Height of the rectangular section of a duct m
i Discharge kinetic index
k
14 © ISO 2001 – All rights reserved
i Kinetic index at section x
kx
I Line current A
k Compressibility coefficient
k Density ratio
�
l Length of traverse line m
l Length of traverse line at distance a from reference wall
m
a
l
Length of traverse line at distance 0 from reference wall m
l
Length of traverse line at distance x from reference wall m
x
L Length of the rectangular section of a duct, or greatest possible length of a section
having any one form m
L Length of a duct m
D
L Inner dimension of the duct in a direction perpendicular to the nearest wall to the
p
probe m
Ma Mach number at a point
Ma Fan Mach number
F
Ma Mach number at section x
x
–1
n Rotational frequency of impeller
r�s
–1
N Rotational speed of impeller
r�min
N Number of traverse lines
r
p Mean pressure in space and time of the fluid, i.e. absolute static pressure Pa
p Atmospheric pressure (absolute) Pa
a
p Dynamic pressure at a point Pa
d
p Dynamic pressure at section x Pa
dx
p Fan dynamic pressure Pa
dF
p Gauge pressure Pa
e
p Gauge stagnation pressure at section x Pa
esgx
p Average gauge pressure at section x Pa
eX
p Fan (stagnation) pressure Pa
F
p Inverse of the exponent of the characteristic law of the evolution of velocities at the
l
wall (taking into account the measurement results of the surface roughness of the
walls and the value of the Reynolds numbers)
p Saturation vapour pressure Pa
sat
p Fan static pressure Pa
sF
p Absolute stagnation pressure at a point Pa
sg
p Absolute stagnation pressure at section x Pa
sgx
p Total pressure at a point Pa
t
p Total pressure at section x Pa
tx
p Partial pressure of water vapour Pa
v
p Average absolute pressure at section x Pa
x
p Absolute static pressure in the inlet section Pa
p Absolute static pressure in the outlet section Pa
P Mechanical power output to the fan shaft W
a
P Motor input power W
e
P Friction losses power W
f
P Power available at the output shaft of the drive W
o
P Mechanical power supplied to the impeller of the fan W
r
P Fan air power W
u
P Fan static power W
us
–1
q
mass flowrate kg�s
m
3 –1
q
Volume flowrate m �s
V
3 –1
q
Actual volume flowrate m �s
Vr
3 –1
q Volume flowrate corresponding to standardized conditions of use of the DP device
m �s
Vs
3 –1
q Volume flowrate at the inlet at stagnation conditions
m �s
Vsg1
3 –1
q Volume flowrate at the outlet at stagnation conditions
m �s
Vsg2
3 –1
q Volume flowrate at section x
m �s
Vx
r Radius of the duct m
r
Fan pressure ratio
Fp
r
Area ratio of an orifice plate
A
–1 –1
R
Specific gas constant J�kg �K
R Extreme value of a duct radius m
D
Re Reynolds number at section x
x
–1 –1
R Specific gas constant of humid air
J�kg �K
w
S Characteristic proportional slope of equivalent orifice
t Air or fluid temperature measured by a temperature sensor °C
t Dry bulb temperature °C
d
t Static temperature at section x °C
x
t Wet bulb temperature °C
w
–1
u Peripheral speed of the impeller
m�s
U Voltage of electrical current
–1
Local absolute velocity
� m�s
–1
Axial velocity at test section
� m�s
a
–1
� Mean value of � over time m�s
m
–1
� Mean value of � in the inlet section over time m�s
m1
–1
�
Mean value of � in the outlet section over time m�s
m2
–1
� Mean value of � in section x over time m�s
mx
–1
Local velocity normal to the cross-section
� m�s
n
–1
Profile of velocities along the segment of the exploration line of the abscissa x
� (y) m�s
x
V Volume of fluid m
y
Vertical distance of the probe from the reference wall when orthogonal coordinates
are used m
–1
y
Fan work per unit mass J�kg
F
–1
y
Fan static work per unit mass J�kg
Fs
z Mean altitude of the fan from reference plane m
16 © ISO 2001 – All rights reserved
z Mean altitude of fan inlet from reference plane m
z Mean altitude of fan outlet from reference plane m
Z Compressibility factor
Kinetic energy coefficient of the flow
�
A
�
Value of the coefficient � in the inlet section of area A
A1
� Value of the coefficient � in the outlet section of area A
A2
3 –1
Absolute uncertainty in the volume flowrate q
�q
V m �s
V
Differential pressure Pa
�p
3 –1
Absolute limit error on the determination of the volume flowrate q
�q m �s
V
V
Altitude at barometer minus altitude of fan m
�z
Expansion factor
�
Fan shaft efficiency
�
a
� Overall efficiency (or unit efficiency)
e
� Motor shaft efficiency
Ms
� Motor efficiency
M
Fan impeller efficiency
�
r
Fan impeller static efficiency
�
sr
Drive efficiency
�
tr
Ratio of specific heats (at constant pressure and volume)
�
� Darcy friction factor
� Fan power coefficient
P
�1
� Friction loss coefficient (� =��L�D )
h
Dynamic viscosity of the fluid at section x Pa·s
�
x
Dynamic viscosity of the fluid at the fan inlet Pa·s
�
–3
Density of fluid
� kg�m
–3
Mean density
� kg�m
m
–3
� Arithmetic mean value over time of inlet and outlet densities
kg�m
–3
� Average density at section x kg�m
x
–3
Mean density in the inlet section
� kg�m
–3
Mean density in the outlet section
� kg�m
–3
Stagnation inlet density
� kg�m
sg1
Absolute temperature K
�
� Stagnation temperature at a point K
sg
� Stagnation temperature at section x K
sgx
Static or fluid temperature at section x K
�
x
Fan flow coefficient
�
Azimuth radians
�
Fan work per unit mass coefficient
�
4 Quantities to be measured
The flow of fluid in a fan and in the installation it serves is never completely steady. However, the quantities relating
to the state and displacement which characterize this flow do have steady mean values over time, at least in the
normal operating zone of the fan, when the system resistance is kept constant and the rotational speed of the fan is
maintained to within 0,5 %.
The fluctuations which affect the characteristics investigated may be taken into account by repeating the
measurements at appropriate intervals of time so that mean values may be calculated truly representing the
desired mean values over time, which then become virtually steady values.
For a permanent flow of fluid of this nature generated by an industrial fan operating in an airtight section of an
airway without a branch pipe (inlet section 1; outlet section 2 of Figure 1), the following expression serves as a
basis for defining the effect of the fan on the flow under consideration:
P pp� ��v v
u 21AA2m2 1m1
yg�� � � �()z�z
q � 22
m m
By convention, for this International Standard� =� =1
A2 A1
5 General conditions and procedures concerning in situ tests
5.1 General recommendations
Tests on site shall be carried out after an initial check that the fan is functioning properly.
There shall be no significant leakage of gas into or out of the airway between the fan and any flow or pressure
measuring plane. There shall be no unintended recirculation of gas between the inlet and outlet of the fan.
The measures necessary for the safety of the test operators and for the prevention of damage to the fan shall not
have any appreciable effect on the performance characteristics of the machine under test.
Before beginning the acceptance tests, the supplier shall have the right to check that the fan is in good working
order and to make any necessary adjustments.
5.2 Selection of test point when only the system resistance can be varied
If, for a fan without an adjustment device (e.g. variable pitch, adjustable blades or inlet vane control), a single
specified operating point is to be checked and only if the system resistance can be varied, measurements shall be
taken at at least three operating points selected as follows.
a) For the point of least flow, the value of the flowrate or of the flow coefficient shall be less than that at the
specified point, and shall be between 85 % and 90 % of this latter value if possible.
b) For the point of greatest flow, the value of the flowrate or of the flow coefficient shall be greater than that at the
specified point, and shall be between 110 % and 115 % of this latter value if possible.
c) For the intermediate point, the value of the flowrate or of the flow coefficient shall be as close as possible to
that at the specified point, and shall be between 97 % and 103 % of this latter value if possible.
If, for a fan without an adjustment device, more than one specified operating point is to be checked and if only the
system resistance of the airway can be varied, the measuring point shall be selected as follows.
d) A test point shall be selected corresponding to each specified point so as to obtain a value for the flowrate
corrected if necessary to take account of a variation in speed in relation to the specified speed, or for the value
of the flow coefficient of the fan, as close as possible to that at the specified point and, if possible, within 3 %.
18 © ISO 2001 – All rights reserved
e) The variation in the flowrate or in the flow coefficient between two adjacent test points may not exceed 10 % of
the arithmetical mean of the flow coefficients at the specified point;
f) The range of the test points shall extend on both sides beyond the range of the specified points.
The number and the range of operating points may be reduced by mutual agreement between the parties.
5.3 Fans fitted with adjustment devices
When the fan is fitted with a geometric adjustment device, a measuring point shall be obtained by setting both the
adjustment device of the fan and the system resistance of the airway such that the values of the flow and pressure
coefficients at this test point are as close as possible to those of the corresponding specified point, the deviation
being, if possible, less than 4 %.
It is recommended that the proper settings of the adjustment devices be determined by means of a preliminary test.
Supplementary points shall be added to each measuring point thus obtained, keeping the adjustment device in the
same position, modifying only the system resistance and adhering to the recommendations laid down for the case
of a single specified operating point.
5.4 System throttling devices allowing the system resistance to be altered
To obtain different points on the characteristic curves of the fan, the flowrate shall be reduced by throttling the
system or increased by opening a by-pass. These devices shall be located so that they do not disturb the flow
either in the measuring section or in the fan.
It is advisable to avoid positioning the two restricting devices in series as this may create pulsating flow.
The system throttling devices shall, as far as possible, be symmetrical and shall cause no swirl. They shall
preferably be positioned downstream from the fan. If this is impossible, they shall be positioned as far as possible
upstream of the fan inlet. It shall be ensured that these positions are such that the resulting disturbance has no
appreciable effect either on the measurements or on the operation of the fan.
In any case, the system throttling devices shall be placed at a minimum of 5 D downstream or 10 D upstream
h h
1� 2�
from the fan , D indicating the hydraulic diameter of the duct .
h
It should be noted that the proposed distances are not always adequate to reduce the disturbance of flow in the fan
to negligible proportions.
In cases of serious doubt, an appropriate test shall be carried out in order to control the flow conditions.
It is also permissible to use any other means (e.g. fans in series or in parallel) which can alter the operating point of
the fan without disturbing the flow conditions in the fan and the measuring section.
5.5 Selection of the test point when the system resistance cannot be varied
When the system resistance of the airway cannot be varied, the measurement can only be made for one operating
point. In this case an agreement between the parties is necessary to the effect that the test can only be carried out
at this single point.
1� Provided that these lengths are sufficient to avoid inaccuracies in measurement of the flowrate and the pressure of the fluid
on both sides of the fan.
2� The hy
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 5802
Première édition
2001-07-15
Ventilateurs industriels — Essai de
performance in situ
Industrial fans — Performance testing in situ
Numéro de référence
©
ISO 2001
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Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
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E-mail copyright@iso.ch
Web www.iso.ch
Version française parue en 2002
Imprimé en Suisse
ii © ISO 2001 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction.vi
1 Domaine d'application.1
2 Références normatives.1
3 Termes, symboles et définitions.1
3.1 Termes et définitions.1
3.2 Symboles.14
4 Définitions des quantités mesurées .18
5 Conditions générales et procédures concernant les essais in situ.18
5.1 Recommandations générales.18
5.2 Choix du point d’essai lorsque seul l’orifice équivalent du circuit peut varier .18
5.3 Ventilateurs pourvus d’un dispositif de réglage .19
5.4 Considérations sur les dispositifs de réglage permettant le changement d’orifice équivalent.19
5.5 Choix du point d’essai lorsque l’orifice équivalent du circuit ne peut pas varier .20
5.6 Cas où la correction des coefficients déduits des essais n’est pas nécessaire .20
6 Instrumentation.20
6.1 Appareil de mesure de la pression.20
6.2 Mesure de la vitesse du fluide.21
6.3 Mesure de la température .23
6.4 Détermination de la masse volumique.24
6.5 Mesure de la vitesse de rotation.25
7 Détermination de l’élévation de pression du ventilateur.27
7.1 Position du plan de mesure de pression .27
7.2 Mesure de l'élévation de pression du ventilateur .29
8 Détermination du débit.37
8.1 Choix de la méthode de mesure .37
8.2 Choix de la section de mesure.37
8.3 Détermination du débit à l’aide d’appareils déprimogènes .38
8.4 Détermination du débit par exploration du champs des vitesses.38
9 Détermination de la puissance.56
9.1 Définitions des caractéristiques aérauliques relatives à la puissance d’un ventilateur.56
9.2 Pertes lors de la transmission de la puissance du moteur à la roue.57
9.3 Méthodes de détermination de la puissance.57
9.4 Instruments de mesure .60
9.5 Précautions à prendre lors des essais in situ .60
10 Incertitude associée à la détermination de la performance du ventilateur .60
10.1 Généralités.60
10.2 Erreurs sur les performances .61
10.3 Incertitude de mesurage .61
10.4 Incertitudes spécifiées.61
10.5 Analyse d’incertitude.61
Annexe A (normative) Position des droites d'exploration pour un profil marginal de la paroi
compatible avec une loi de puissance généralisée .68
Annexe B (normative) Détermination de la position des droites d'exploration marginales dans les cas
non prévus à l'annexe A .72
Annexe C (normative) Longueurs droites minimales à respecter à l'amont et à l'aval des éléments
primaires déprimogènes (éléments DP) utilisés pour la mesure de débit.75
Annexe D (normative) Pertes par frottement dans les conduits droits lisses et circuits normalisés .84
Annexe E (normative) Étalonnage des anémomètres à hélice.86
Bibliographie .88
iv © ISO 2001 – Tous droits réservés
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 3.
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 de la présente Norme internationale 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 5802 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 117, Ventilateurs industriels.
Les annexes A à E constituent des éléments normatifs de la présente Norme internationale.
Introduction
La nécessité de réviser les méthodes existantes d'essais sur site est devenue évidente depuis quelque temps.
Prenant en compte l'importance de ces révisions, il a semblé plus approprié de développer la méthode d'essai en
un document unique. Ceci rendrait possible l'adaptation complète de la méthode de mesure par exploration du
champ des vitesses à toutes les formes de section droite des conduits aérauliques communément rencontrées.
Cela permettrait également l'addition d'annexes descriptives couvrant le choix des sections de mesurage
appropriées et l'étalonnage des appareils.
En accord avec les récentes conventions internationales, l'élévation de pression des ventilateurs est maintenant
définie comme la différence entre la pression de stagnation au refoulement du ventilateur et la pression de
stagnation à l'aspiration de celui-ci. La pression de stagnation est la pression absolue qui pourrait être mesurée en
un point dans un écoulement de gaz s'il était amené à l'arrêt suivant une évolution isentropique. Pour les nombres
de Mach inférieurs à 0,2 la pression de stagnation est supérieure de 0,6 %, au maximum, à la pression totale.
Dans la présente Norme internationale on insiste moins sur l'utilisation de la «pression statique du ventilateur» car
elle n'est seulement qu'une grandeur conventionnelle. Il faut prévoir que son usage cessera avec le temps. Toutes
les pertes dans les écoulements de fluide sont essentiellement des pertes de pression de stagnation et ceci a été
pris en compte dans les définitions maintenant recommandées.
Il convient d'admettre que les performances d'un ventilateur mesurées sur site ne sont pas nécessairement
identiques à celles déterminées à partir d'essais sur circuits normalisés. De telles différences ne sont pas dues
seulement à la précision inférieure inhérente aux essais sur site, mais aussi à ce que l'on appelle «coefficient
d'effet système» ou «effet d'installation», dans lequel le raccordement de conduits à l'aspiration et/ou au
refoulement du ventilateur modifie les performances de celui-ci. La nécessité de réaliser de bons raccordements
ne peut pas être sous-estimée. La présente Norme internationale spécifie l'emploi de «tronçons communs»
immédiatement contigus aux ventilateurs pour la détermination cohérente de la pression et également pour
garantir que l'écoulement de l'air ou du gaz à l'amont du ventilateur ait un profil de vitesses symétrique sans
giration ni distorsion. Les performances mesurées sur site ne seront égales à celles mesurées sur circuits
normalisés que si ces conditions sont remplies.
Il convient également de noter que la présente Norme internationale définit la position des points de mesurage par
exploration du champ des vitesses suivant la loi log-Tchebycheff ou la loi log-linéaire. Un espacement arithmétique
des points de mesurage peut conduire à des erreurs considérables à moins que les mesurages ne soient effectués
en un très grand nombre de points (ceux-ci doivent ensuite être reportés sur un graphique et l'aire comprise entre
la courbe ainsi tracée et l'axe des abscisses est déterminée à l'aide d'un planimètre. L'aire de la surface divisée par
l'ordonnée dimensionnée donnera la vraie valeur de la vitesse moyenne).
Il est hors du domaine d'application de la présente Norme internationale d'estimer l'incertitude additionnelle lorsque
les longueurs droites de conduit de part et d'autre de la section de mesurage sont inférieures à celles spécifiées en
annexe C. Des indications sont cependant données dans l’ISO/TR 5168 et l’ISO 7194 à partir desquelles on peut
constater que, lorsqu’une composante radiale significative existe, les incertitudes peuvent excéder
considérablement la valeur normale estimée de 4 % pour un niveau de confiance de 95 %.
vi © ISO 2001 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 5802:2001(F)
Ventilateurs industriels — Essai de performance in situ
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie les règles d'essai pour la détermination d'une ou de plusieurs
caractéristiques de ventilateurs installés sur un circuit opérationnel mettant en circulation un gaz monophasique.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 5167-1:1991, Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes — Partie 1: Diaphragmes,
tuyères et tubes de Venturi insérés dans des conduites en charge de section circulaire
ISO 5801:1997, Ventilateurs industriels — Essais aérauliques sur circuits normalisés
CEI 60034-1, Machines électriques tournantes — Partie 1: Caractéristiques assignées et caractéristiques de
fonctionnement
CEI 60051-8, Appareils mesureurs électriques indicateurs analogiques à action directe et leurs accessoires —
Partie 8: Prescriptions particulières pour les accessoires
3 Termes, définitions et symboles
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions suivants s'appliquent.
Les grandeurs correspondantes sont des valeurs moyennées dans le temps. Les fluctuations qui affectent les
grandeurs mesurées peuvent être prises en compte en répétant les mesurages à des intervalles de temps
appropriés. Les valeurs moyennes peuvent être alors calculées et considérées comme correspondant à un état
stationnaire.
3.1.1
air
air ou autre gaz, sauf lorsqu'il est fait explicitement référence à l’air atmosphérique
3.1.2
air de référence
–3
air atmosphérique ayant une masse volumique de 1,2 kg⋅m
NOTE L'air atmosphérique à une température de 16 °C, à une pression de 100 000 Pa, et à une humidité relative de 65 %
. –3
a une masse volumique de 1,2 kg m , mais ces conditions ne font pas partie de la définition.
3.1.3
ventilateur
machine tournante maintenant un débit continu d'air avec un rapport de pression, qui, normalement, n'excède pas
1,3
3.1.4
roue
partie tournante du ventilateur qui, par l'intermédiaire de ses aubes, transfert de l'énergie à l'air
3.1.5
enveloppe
partie fixe du ventilateur qui canalise l'écoulement d'air de l'une (des) ouïe(s) d'aspiration du ventilateur à l' (aux)
ouïe(s) de refoulement
3.1.6
conduit
élément de circuit aéraulique dans lequel la vitesse de l'air est comparable à celle de l'aspiration ou au refoulement
du ventilateur
3.1.7
chambre
élément de circuit aéraulique dans lequel la vitesse de l'air est faible comparée à celle de l'aspiration ou au
refoulement du ventilateur
3.1.8
pièce de transformation
section
élément de circuit aéraulique le long duquel il y a un changement progressif de forme et/ou de section droite
3.1.9
local d'essai
salle, ou autre espace protégé des courants d'air, dans laquelle sont situés le ventilateur et les circuits aérauliques
d'essais
3.1.10
aire de la section d'un conduit
A
x
aire du conduit dans la section x
3.1.11
aire de l'ouïe d'aspiration du ventilateur
A
par convention, le plan d'aspiration du ventilateur comme la surface limitée par l'extrémité amont du ventilateur
NOTE Il convient de considérer l'aire de l'ouïe d'aspiration comme l'aire brute de la surface du plan d'aspiration située à
l'intérieure de l'enveloppe. Dans la présente Norme internationale, l'aspiration du ventilateur est définie dans le plan 1 (voir
Figure 1).
3.1.12
aire de l'ouïe de refoulement
A
par convention, l'aire brute de la surface du plan de refoulement située à l'intérieur de l'enveloppe, sans déduction
pour les moteurs, carénages ou autres obstructions
NOTE Il convient de considérer le plan de refoulement comme la surface limitée par l'extrémité avale du ventilateur. Dans
la présente Norme internationale, le refoulement du ventilateur est défini par le plan 2 (voir Figure 1).
2 © ISO 2001 – Tous droits réservés
a) Ventilateur axial
b) Ventilateur centrifuge
Légende
1 Plan 1 5 Transition
2 Plan 2 6 Diffuseur
3 Ouïe d’aspiration 7 Transition
4 Conduit d’aspiration 8 Conduit de refoulement
Figure 1 — Localisation des plans de mesurage de la pression pour les essais sur site
3.1.13
température
t
température de l'air ou du fluide mesurée par une sonde de température
3.1.14
température absolue
θ
température thermodynamique mesurée au-dessus du zéro absolu
q = t + 273,15
3.1.15
température de stagnation en un point
θ
sg
température absolue qui existe en un point de stagnation isentropique d'un écoulement de gaz parfait sans apport
de chaleur ou d'énergie
NOTE La température de stagnation dans un conduit est constante et pour un conduit d'aspiration, égale à la température
absolue ambiante dans le local d'essai.
3.1.16
température statique ou température du fluide
θ
température absolue indiquée par une sonde thermique se déplaçant à la vitesse du fluide
v
qq= −
sg
2c
p
. −1
où v est la vitesse du fluide (m s )
3.1.17
température du bulbe sec
t
d
température de l'air mesurée par une sonde de température dans le local d'essai, près de l'ouïe de l'aspiration du
ventilateur ou du conduit d'aspiration
3.1.18
température du bulbe humide
t
w
température mesurée par une sonde entourée d'une mèche mouillée et exposée à l'air en mouvement
NOTE Lorsqu'elle est correctement mesurée, elle est très proche de la température de saturation adiabatique.
3.1.19
température de stagnation dans une section
θ
sgx
valeur moyenne dans le temps de la température de stagnation intégrée sur toute l'aire de la section droite de
conduit spécifiée
3.1.20
température statique ou température du fluide dans une section
θ
x
valeur moyenne dans le temps de la température statique ou de la température du fluide intégrée sur toute l'aire de
la section droite du conduit spécifiée
4 © ISO 2001 – Tous droits réservés
3.1.21
constante massique du gaz
R
pour un gaz parfait, l'équation d'état s'écrit
p
= Rq
r
3.1.22
température de stagnation à l'aspiration
θ
sg1
température dans le local d'essai près de l'ouïe d'aspiration du ventilateur dans une section où la vitesse du fluide
est inférieure à 25 m/s
NOTE Dans ce cas, la température de stagnation peut être considérée comme égale à la température ambiante
qq== t+ 273,15
sg1 a a
3.1.23
exposant isentropique
κ
pour un gaz parfait et une transformation isentropique
p
= constante
k
r
3.1.24
chaleur massique à pression constante
c
p
pour un gaz parfait
k
cR=
p
k - 1
3.1.25
chaleur massique à volume constant
c
V
pour un gaz parfait
R
c =
V
k - 1
3.1.26
coefficient de compressibilité
Z
p
Z =
rRq
p θ
et Z est une fonction des rapports et
p θ
cc
où
p est la pression critique du gaz
c
q est la température critique du gaz
c
NOTE Pour un gaz parfait Z = 1.
3.1.27
pression absolue en un point
p
pression mesurée par rapport à une pression nulle, qui s'exerce en un point au repos par rapport à l'air qui
l'entoure
3.1.28
pression atmosphérique
p
a
pression absolue de l'atmosphère libre à l'altitude moyenne du ventilateur
3.1.29
pression effective
p
e
valeur de la pression lorsque la pression de référence est la pression atmosphérique au point de mesurage
NOTE Elle peut être positive ou négative
p =−pp
ea
3.1.30
pression de stagnation absolue en un point
p
sg
pression absolue qui serait mesurée en un point d'un écoulement gazeux s'il pouvait être au repos par une
transformation isentropique
k
ʈk - 1 k -1
pp=+1 Ma
sgÁ˜
˯2
où Ma est le nombre de Mach en ce point
3.1.31
pression dynamique en un point
p
d
pression calculée à partir de la vitesse v et de la masse volumique ρ de l'air en ce point
rv
p =
d
3.1.32
pression totale en un point
p
t
pression absolue de stagnation moins pression atmosphérique
p=−pp=p+p
tsg a e d
NOTE Lorsque le nombre de Mach est inférieur à 0,2, le facteur de Mach est inférieur à 1,01 et la pression de stagnation
absolue p est très voisine de la somme de la pression effective, de la pression atmosphérique et de la pression dynamique
sg
pp≅ ++p p
sg e a d
3.1.33
pression effective moyenne dans une section x
p
ex
valeur moyenne dans le temps de la pression effective intégrée sur toute l'aire de la section droite de conduit
spécifiée
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3.1.34
pression absolue moyenne dans une section x
p
x
valeur moyenne dans le temps de la pression absolue intégrée sur toute l'aire de la section droite de la conduite
spécifiée
p=+pp
xexa
3.1.35
pression dynamique conventionnelle dans une section x
p
dx
pression dynamique calculée à partir de la vitesse moyenne et de la masse volumique moyenne dans la section
droite de conduit spécifiée
ʈ
vq1
mx m
p==r
dx x
Á˜
22r A
˯
xx
3.1.36
pression dynamique du ventilateur
p
dF
pression dynamique conventionnelle au refoulement du ventilateur calculée à partir du débit de masse, de la
masse volumique moyenne au refoulement et de l'aire de l'ouïe de refoulement
ʈ
vq1
m2 m
p==r
dF 2
Á˜
22r A
˯
3.1.37
pression absolue de stagnation dans une section x
p
sgx
somme de la pression conventionnelle dynamique p corrigée par le facteur de Mach F dans la section et la
dx Mx
pression absolue moyenne p
x
p =+ppF
sgx x dx Mx
NOTE La pression absolue de stagnation peut être calculée par l'expression
k
k - 1
ʈ k -1
pp=+1 Ma
sgx xÁ˜x
˯
3.1.38
pression totale dans une section x
p
tx
lorsque le nombre Mach est inférieur à 0,122, le facteur de Mach F peut être négligé, alors
M
p=+ppp= −p
tx ex dx sgx a
3.1.39
élévation de pression du ventilateur
p
F
différence entre la pression de stagnation au refoulement du ventilateur et la pression de stagnation à l'aspiration
du ventilateur
p = p – p
F sg2 sg1
3.1.40
pression statique du ventilateur
p
sF
grandeur conventionnelle définie comme la différence entre l'élévation de pression du ventilateur et la pression
dynamique du ventilateur corrigée par le facteur Mach à l'ouïe de refoulement
p = p – p F – p = p – p
sF sg2 dF M2 sg1 2 sg1
3.1.41
nombre de Mach en un point
Ma
rapport de la vitesse du fluide en un point à la vitesse du son dans le fluide
NOTE Pour un gaz parfait
v
Ma =
kqR
w
3.1.42
nombre de Mach dans une section x
Ma
x
rapport de la vitesse moyenne du fluide à la vitesse du son dans la section droite de conduit spécifiée
v
mx
Ma =
x
kqR
wx
3.1.43
facteur de Mach
F
M
facteur de correction appliquée à la pression dynamique en un point donné par l'expression
p - p
sg
F =
M
p
d
NOTE Le facteur Mach peut être calculé par
24 6
Ma Ma Ma
F =+1.+ + +. pour k = 1,4
M
4 40 1600
3.1.44
masse volumique de stagnation à l'aspiration
ρ
sg1
masse volumique calculée à partir de la pression de stagnation à l'aspiration p et de la température de
sg1
stagnation de l'aspiration θ
sg1
p
sg1
r =
sg1
R q
wsg1
3.1.45
masse volumique moyenne dans une section x
ρ
x
masse volumique du fluide calculée à partir de la pression absolue p et de la température statique θ
x x
p
x
r =
x
R q
wx
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3.1.46
masse volumique moyenne
ρ
m
valeur moyenne arithmétique des masses volumiques à l'aspiration et au refoulement
r + r
r =
m
3.1.47
débit-masse moyen dans une section
q
m
valeur moyenne dans le temps de la masse de fluide qui traverse par unité de temps une section droite spécifiée
d'un conduit
NOTE Le débit-masse sera le même dans toutes les sections du circuit aéraulique du ventilateur, aux fuites près. Lorsque
le ventilateur n'est pas étanche, le débit-masse est considéré à l'aspiration ou au refoulement du ventilateur suivant le cas.
3.1.48
débit-volume à l'aspiration
q
Vsg1
quotient du débit-masse par la masse volumique de stagnation à l'aspiration
q
m
q =
Vsg1
r
sg1
3.1.49
débit-volume au refoulement
q
Vsg2
quotient du débit-masse par la masse volumique de stagnation au refoulement
q
m
q =
Vsg2
r
sg2
3.1.50
débit-volume dans une section x
q
Vx
quotient du débit-masse dans la section droite du conduit spécifiée par la masse volumique moyenne dans le
temps dans cette section
q
m
q =
V x
r
x
3.1.51
vitesse moyenne dans une section x
v
mx
quotient du débit-volume dans la section droite de conduit spécifiée par l'aire de cette section droite A
q
V x
v =
mx
A
x
NOTE C'est la valeur moyenne dans le temps de la composante moyenne de la vitesse du fluide normale à la section.
3.1.52
travail massique
y
accroissement de l'énergie mécanique par unité de masse du fluide traversant le ventilateur
p -pv v
21 m2 m1
y=+ -
r 22
m
NOTE y peut être calculé comme en 3.1.57.
3.1.53
travail massique statique
y
s
p -pv
21 m1
y=-
s
r 2
m
3.1.54
rapport de pression du ventilateur
r
Fp
rapport de la pression moyenne de stagnation au refoulement du ventilateur à la valeur de celle-ci à l'aspiration
p
sg2
r =
Fp
p
sg1
3.1.55
rapport de la masse volumique à l'aspiration du ventilateur à la masse volumique moyenne
k
ρ
quotient de la masse volumique à l'aspiration du ventilateur par la masse volumique moyenne du ventilateur
2r
k =
ρ
r + r
3.1.56
coefficient de compressibilité
k
rapport du travail mécanique fourni à l'air par le ventilateur au travail mécanique qui serait fourni à un fluide
incompressible avec le même débit-masse, la même masse volumique à l'aspiration et le même rapport de
pression
NOTE 1 Le travail fourni découle de la puissance à la roue dans l'hypothèse d'une expension isentropique sans échange de
chaleur à travers l'enveloppe.
NOTE 2 k est donné par l'expression
(1kr-) Prlog
sg1 r 10
k =
È (1kr--) Pr( 1)˘
sg1 r
kqp log 1 +
Í ˙
m F10
kqp
Í m F ˙
Î ˚
3.1.57
puissance aéraulique du ventilateur
P
u
puissance utile conventionnelle égale au produit du débit-masse par le travail massique ou au produit du débit-
volume à l'aspiration par le coefficient de compressibilité k et l'élévation de pression du ventilateur
P = q y @ q p k
u m Vsg1 F
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3.1.58
puissance aéraulique statique du ventilateur
P
us
puissance utile conventionnelle égale au produit du débit-masse q par le travail massique statique ou le produit du
m
débit-volume à l'aspiration par le coefficient de compressibilité k et la pression statique du ventilateur p
sF
P = q y @ q k p
us m s Vsg1 sF
3.1.59
puissance à la roue du ventilateur
P
r
puissance mécanique fournie à la roue
3.1.60
puissance à l'arbre du ventilateur
P
a
puissance mécanique fournie à l'arbre du ventilateur
3.1.61
puissance à l'arbre du ventilateur
P
o
puissance à l'arbre du moteur ou de tout autre moyen d'entraînement
3.1.62
puissance absorbée par le moteur
P
e
puissance électrique fournie aux bornes d’un moteur électrique
NOTE Dans le cas d'autres sources d'énergie, il n'est pas courant d'exprimer l'énergie absorbée par le dispositif
d'entraînement sous forme de puissance.
3.1.63
vitesse de rotation
N
nombre de tours par minute de la roue du ventilateur
3.1.64
fréquence de rotation
n
nombre de tours par seconde de la roue du ventilateur
3.1.65
vitesse périphérique
u
vitesse périphérique de l'extrémité extérieure des aubes de la roue
3.1.66
nombre de Mach périphérique
Ma
u
paramètre sans dimension égal au rapport de la vitesse périphérique à la vitesse du son dans le gaz dans les
conditions de stagnation à l'aspiration du ventilateur
u
Ma =
u
kqR
wsg1
3.1.67
nombre de Mach du ventilateur
Ma
F
grandeur conventionnelle utilisée comme paramètre caractéristique de similitude
NOTE C'est le quotient de la vitesse périphérique par la vitesse du son dans l'air normal
p D n
r
Ma =
F
c
–1
où c = 340 m◊s pour la température ambiante.
3.1.68
rendement du ventilateur
η
r
quotient de la puissance aéraulique du ventilateur P par la puissance de la roue P
u r
3.1.69
rendement statique du ventilateur
η
sr
quotient de la puissance aéraulique statique du ventilateur P par la puissance de la roue P
us r
3.1.70
rendement de l'arbre du ventilateur
η
a
quotient de la puissance aéraulique du ventilateur P par la puissance de l'arbre P
u a
NOTE La puissance à l'arbre du ventilateur P prend en compte les pertes dans les paliers tandis que la puissance de la
a
roue ne le fait pas.
3.1.71
rendement du ventilateur à l'arbre du moteur
η
M
quotient de la puissance aéraulique P par la puissance à l'arbre du moteur P
u o
3.1.72
rendement global
η
e
quotient de la puissance aéraulique du ventilateur P par la puissance fournie à l'ensemble moteur-ventilateur
u
3.1.73
coefficient d'énergie cinétique dans une section x d'aire A
x
α
Ax
coefficient sans dimension égal au quotient de la moyenne temporelle de l'énergie cinétique massique traversant
l'aire considérée A par l'énergie cinétique massique correspondant à la vitesse moyenne de l’air dans cette
x
section
()rvvdA
nx
ÚÚ
A
x
a =
Ax
qv
m mx
où
n est la vitesse locale absolue en un point
n est la composante normale à la section droite de la vitesse locale
n
NOTE Il a été admis pour la présente Norme internationale que par convention dans la technologie des ventilateurs α
Ax
est égal à 1.
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3.1.74
indice cinétique dans une section x
i
kx
coefficient sans dimension égal au rapport de l'énergie cinétique par unité de masse dans la section x au travail
massique du ventilateur
v
mx
i =
kx
2 y
3.1.75
nombre de Reynolds dans une section x
Re
x
produit de la vitesse locale par la masse volumique locale et par une longueur caractéristique (diamètre d'un
conduit, corde d'une aube), divisé par la viscosité dynamique
r vD
xmx x
Re =
x
m
x
NOTE Paramètre sans dimension qui défini l'état de développement d'un écoulement et est utilisé comme paramètre de
similitude.
3.1.76
nombre de Reynolds du ventilateur
Re
F
produit de la vitesse périphérique de la roue par la masse volumique à l'aspiration et le diamètre de la roue, divisé
par la viscosité dynamique du fluide à l'aspiration du ventilateur
r pnD
1r
Re =
F
m
NOTE Grandeur conventionnelle utilisée comme paramètre de similitude.
3.1.77
coefficient de perte par frottement
(ζ )
x−y y
coefficient sans dimension de pertes par frottement entre les sections x et y d'un conduit, calculé pour la vitesse et
la masse volumique dans la section y
NOTE En fluide incompressible
∆pv=rz()
xy--y my x y y
3.1.78
coefficient de débit du ventilateur
φ
coefficient sans dimension égal au débit-masse divisé par le produit de la masse volumique moyenne par la
vitesse périphérique de la roue et par le carré du diamètre de la roue
q
m
f =
r uD
mr
3.1.79
coefficient de travail massique
Ψ
coefficient sans dimension égal au travail massique du ventilateur divisé par le carré de la vitesse périphérique de
la roue
y
Ψ =
u
3.1.80
coefficient de puissance du ventilateur
λ
P
coefficient sans dimension égal à la puissance à la roue divisée par le produit de la masse volumique moyenne,
par le cube de la vitesse périphérique de la roue et par le carré du diamètre de la roue
P
r
l =
P
r uD
mr
3.2 Symboles
A Aire de la section d'un conduit
m
A Aire de la section x d'un conduit
m
x
A Coefficient de correction de la pression partielle de la vapeur d'eau à une température
w
donnée
A Aire de l'ouïe d'aspiration du ventilateur
m
A
Aire de l'ouïe de refoulement du ventilateur m
b
Distance par rapport à la paroi du plus proche point de mesurage m
–1
c Vitesse du son dans l'air
m⋅s
–1 –1
c Capacité thermique massique à pression constante
J⋅kg ⋅K
p
–1 –1
c Capacité thermique massique à volume constant
J⋅kg ⋅K
V
d Diamètre de l'antenne d'une sonde vitesse mm
D Diamètre intérieur de la section droite d'un conduit circulaire m
D Dernier diamètre intérieur d'un conduit annulaire m
a
D Diamètre équivalent d'un conduit de section droite non circulaire m
e
D Diamètre hydraulique d'un conduit m
h
D Diamètre extérieur aux aubes de la roue m
r
e
Épaisseur de l'anneau d'un conduit annulaire m
e Incertitude relative sur l'élévation de pression du ventilateur
pF
e Incertitude relative sur le débit
q
e Incertitude caractéristique
∆
f Incertitude additionnelle
f
Coefficient de pondération
i
F Coefficient de proximité
F Facteur de Mach
M
–2
g Accélération due à la gravité
m⋅s
h m
Distance horizontale de la sonde par rapport à la paroi de référence dans le cas de
coordonnées orthogonales
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ʈ
p
v
Humidité relative h =
u
h Á˜
u
p
˯
sat
H Hauteur de la section d'un conduit rectangulaire m
i Indice cinétique au refoulement
k
i Indice cinétique dans une section x
kx
I Intensité du courant A
k Coefficient de compressibilité
k Rapport de masses volumiques
ρ
l Longueur d'une ligne d'exploration m
l Longueur d'une ligne d'exploration à la distance a de la paroi de référence m
a
l Longueur de la ligne d'exploration à la distance 0 de la paroi de référence m
l Longueur de la ligne d'exploration à la distance x de la paroi de référence m
x
L Longueur de la section d'un conduit rectangulaire ou plus grande longueur possible
d'une section ayant une forme quelconque m
L Longueur d'un conduit m
D
L Dimension intérieure d'un conduit dans la direction perpendiculaire à la paroi la plus
p
proche de la sonde m
Ma Nombre de Mach en un point
Ma
Nombre de Mach du ventilateur
F
Ma
Nombre de Mach dans la section x
x
–1
n
Fréquence de rotation de la roue tr⋅s
–1
N Vitesse de rotation de la roue
tr⋅min
N Nombre de lignes d'exploration
r
p Pression moyenne spatio-temporelle du fluide, c'est-à-dire pression statique absolue Pa
p
Pression atmosphérique (absolue) Pa
a
p
Pression dynamique en un point Pa
d
p
Pression dynamique dans la section x Pa
dx
p Pression dynamique du ventilateur Pa
dF
p Pression effective Pa
e
p Pression de stagnation effective dans une section x Pa
esgx
p Pression effective moyenne du fluide dans une section x Pa
eX
p Élévation de pression du ventilateur Pa
F
p Inverse de l'exposant de la loi qui caractérise l'évolution de la vitesse à la paroi (prenant -
l
en compte les résultats du mesurage de la rugosité des parois et la valeur du nombre
de Reynolds)
p Pression de vapeur saturante Pa
sat
p Pression statique du ventilateur Pa
sF
p
Pression de stagnation absolue en un point Pa
sg
p
Pression de stagnation absolue dans une section x Pa
sgx
p
Pression totale en un point Pa
t
p
Pression totale dans une section x Pa
tx
p Pression partielle de la vapeur d'eau Pa
v
p Pression absolue moyenne du fluide dans une section x Pa
x
p Pression statique absolue du fluide à l'ouïe de l'aspiration Pa
p Pression statique absolue du fluide à l'ouïe de refoulement Pa
P Puissance mécanique fournie à l'arbre du ventilateur W
a
P Puissance absorbée par le moteur W
e
P Puissance des forces de frottement W
f
P Puissance disponible à l'arbre de sortie du moteur W
o
P Puissance mécanique à la roue du ventilateur W
r
P Puissance aéraulique du ventilateur W
u
P Puissance aéraulique statique du ventilateur W
us
–1
q Débit-masse
kg⋅s
m
3 –1
q Débit-volume m ⋅s
V
3 –1
q Débit-volume réel
m ⋅s
V
r
q Débit-volume correspondant aux conditions normalisées d'emploi du système
Vs
3 –1
déprimogène
m ⋅s
3 –1
q
Débit-volume aux conditions de stagnation à l'aspiration du ventilateur m ⋅s
Vsg1
3 –1
q Débit-volume aux conditions de stagnation au refoulement
m ⋅s
Vsg2
3 –1
q
Débit-volume dans la section x m ⋅s
Vx
r
Rayon d'un conduit m
r Rapport d'aires d'un diaphragme
A
r Rapport de pression du ventilateur
Fp
–1 –1
R Constante massique du gaz
J⋅kg ⋅K
R
Valeur maximale du rayon d'un conduit m
D
Re
Nombre de Reynolds dans la section x d'un conduit
x
–1 –1
R
Constante massique de l'air humide J⋅kg ⋅K
w
S
Pente de la courbe caractéristique de l'orifice équivalent
t Température de l'air ou du fluide mesurée par une sonde de température °C
t
Température du bulbe sec °C
d
t Température du fluide à la section x °C
x
t Température du bulbe humide °C
w
–1
u Vitesse périphérique de la roue
m⋅s
U Tension du courant d'alimentation
–1
v
Vitesse absolue en un point m⋅s
–1
v Vitesse axiale dans la section d'essai
m⋅s
a
–1
v Vitesse moyenne temporelle v
m⋅s
m
–1
v Vitesse moyenne temporelle v à l'ouïe d'aspiration
m⋅s
m1
–1
v Vitesse moyenne temporelle v à l'ouïe de refoulement
m⋅s
m2
–1
v Vitesse moyenne temporelle v dans la section x
m⋅s
mx
–1
v Vitesse normale à la section droite en un point
m⋅s
n
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–1
v (y) Profil des vitesses le long d'un segment de ligne d'exploration d'abscisse x
m⋅s
x
V Volume du fluide
m
y Distance verticale de la sonde par rapport à la paroi de référence dans le cas
d’utilisation de coordonnées orthogonales m
–1
y Travail massique du ventilateur
F
J⋅kg
–1
y Travail massique statique du ventilateur
Fs
J⋅kg
z Altitude moyenne du ventilateur par rapport au plan de référence m
z Altitude moyenne de l'ouïe d'aspiration du ventilateur par rapport au plan de référence m
z Altitude moyenne de l'ouïe de refoulement du ventilateur par rapport au plan de m
référence
Z Coefficient de compressibilité
Coefficient d'énergie cinétique de l'écoulement
α
A
α Valeur du coefficient α à l'ouïe d'aspiration d'aire A
A1
α Valeur du coefficient α à l'ouïe de refoulement d'aire A
A2
3 –1
δq Incertitude absolue sur le débit-volume q m ⋅s
V V
∆p Pression différentielle Pa
3 –1
∆q Limite supérieure de l'erreur absolue sur la détermination du débit-volume q
m ⋅s
V V
∆z Différence d'altitude entre baromètre et ventilateur m
Coefficient de détente
ε
Rendement de l'arbre du ventilateur
η
a
η Rendement global du ventilateur (ou unité de rendement)
e
η Rendement à l'arbre du moteur
Ms
Rendement du moteur
η
M
Rendement à la roue du ventilateur
η
r
η Rendement statique à la roue du ventilateur
sr
η Rendement de la transmission
tr
Exposant isentropique (à pression et volume constants)
κ
λ Coefficient de frottement de Darcy
λ Coefficient de puissance du ventilateur
P
-1
ζ Coefficient de perte par frottement (z = l◊L◊D )
h
Viscosité dynamique du fluide dans la section x
µ Pa⋅s
x
Viscosité dynamique du fluide à l'ouïe d'aspiration du ventilateur
µ Pa⋅s
–3
Masse volumique du fluide
ρ kg⋅m
–3
Masse volumique moyenne
ρ kg⋅m
m
–3
ρ Valeur moyenne arithmétique temporelle des masses volumiques à l'aspiration et au
kg⋅m
refoulement
–3
ρ Masse volumique moyenne du fluide à la section x
kg⋅m
x
–3
ρ Masse volumique moyenne du fluide à l'aspiration du ventilateur kg⋅m
–3
Masse volumique moyenne du fluide au refoulement du ventilateur
ρ kg⋅m
–3
Masse volumique de stagnation à l'aspiration
ρ kg⋅m
sg1
Température absolue K
θ
θ Température de stagnation en un point K
sg
θ Température de stagnation dans une section x K
sgx
θ Température du fluide ou température statique dans une section x K
x
Coefficient de débit du ventilateur
φ
ψ Azimut rad
Coefficient de travail massique du ventilateur
Ψ
4 Grandeurs à mesurer
Le débit du fluide dans le ventilateur et dans l'installation qu'il alimente n'est jamais complètement stationnaire;
cependant, les grandeurs relatives à l'état et au déplacement qui caractérisent cet écoulement ont des valeurs
moyennes temporelles stationnaires, au moins dans la zone de fonctionnement normal du ventilateur, lorsque
l'orifice de fonctionnement est gardé c
...
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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