ISO 5167-3:2003
(Main)Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full — Part 3: Nozzles and Venturi nozzles
Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full — Part 3: Nozzles and Venturi nozzles
ISO 5167-3:2003 specifies the geometry and method of use (installation and operating conditions) of nozzles and Venturi nozzles when they are inserted in a conduit running full to determine the flow-rate of the fluid flowing in the conduit. ISO 5167-3:2003 also provides background information for calculating the flow-rate and is applicable in conjunction with the requirements given in ISO 5167-1. ISO 5167-3:2003 is applicable to nozzles and Venturi nozzles in which the flow remains subsonic throughout the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase. In addition, each of the devices can only be used within specified limits of pipe size and Reynolds number. It is not applicable to the measurement of pulsating flow. It does not cover the use of nozzles and Venturi nozzles in pipe sizes less than 50 mm or more than 630 mm, or for pipe Reynolds numbers below 10 000. ISO 5167-3:2003 deals with two types of standard nozzles, the ISA 1932 nozzle and the long radius nozzle, as well as the Venturi nozzle. The two types of standard nozzle are fundamentally different and are described separately in ISO 5167-3:2003. The Venturi nozzle has the same upstream face as the ISA 1932 nozzle, but has a divergent section and, therefore, a different location for the downstream pressure tappings, and is described separately. This design has a lower pressure loss than a similar nozzle. For both of these nozzles and for the Venturi nozzle direct calibration experiments have been made, sufficient in number, spread and quality to enable coherent systems of application to be based on their results and coefficients to be given with certain predictable limits of uncertainty.
Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire — Partie 3: Tuyères et Venturi-tuyères
L'ISO 5167-3:2003 spécifie la géométrie et le mode d'emploi (conditions d'installation et d'utilisation) de tuyères et de Venturi-tuyères insérés dans une conduite en charge dans le but de déterminer le débit du fluide s'écoulant dans cette conduite. L'ISO 5167-3:2003 fournit également des informations de fond nécessaires au calcul de ce débit, et il convient de l'utiliser conjointement avec les exigences stipulées dans l'ISO 5167-1. L'ISO 5167-3:2003 est applicable uniquement aux tuyères et aux Venturi-tuyères utilisés dans les limites spécifiées de diamètre de conduite et de nombre de Reynolds, dans lesquels l'écoulement reste subsonique dans tout le tronçon de mesurage contenant un fluide pouvant être considéré comme monophasique. Elle n'est pas applicable au mesurage d'un écoulement pulsé. Elle ne couvre pas l'utilisation de tuyères et de Venturi-tuyères dans des conduites de diamètre inférieur à 50 mm ou supérieur à 630 mm, ni les cas où les nombres de Reynolds rapportés à la tuyauterie sont inférieurs à 10 000. L'ISO 5167-3:2003 traite de deux types de tuyères normalisées: de la tuyère ISA 1932 et de la tuyère à long rayon, ainsi que du Venturi-tuyère. Les deux types de tuyères normalisées sont fondamentalement différents et sont décrits séparément dans l'ISO 5167-3:2003. Le Venturi-tuyère a la même face amont que la tuyère ISA 1932, mais, étant donné qu'il comporte un divergent et, par conséquent, un emplacement différent pour les prises de pression aval, il est également décrit séparément. Ce modèle présente une perte de pression plus basse qu'une tuyère similaire. Pour les deux types de tuyères normalisées et pour le Venturi-tuyère, des étalonnages directs ont été réalisés, en nombre suffisant, sur une gamme suffisante et avec une qualité suffisante pour permettre à des systèmes d'application cohérents de se baser sur leurs résultats et coefficients dans certaines limites prévisibles d'incertitude.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5167-3
First edition
2003-03-01
Measurement of fluid flow by means of
pressure differential devices inserted in
circular-cross section conduits running
full —
Part 3:
Nozzles and Venturi nozzles
Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes
insérés dans des conduites en charge de section circulaire —
Partie 3: Tuyères et Venturi-tuyères
Reference number
ISO 5167-3:2003(E)
©
ISO 2003
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ISO 5167-3:2003(E)
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions. 2
4 Principles of the method of measurement and computation. 2
5 Nozzles and Venturi nozzles. 3
5.1 ISA 1932 nozzle . 3
5.2 Long radius nozzles. 9
5.3 Venturi nozzles. 13
6 Installation requirements . 18
6.1 General. 18
6.2 Minimum upstream and downstream straight lengths for installation between various
fittings and the primary device. 18
6.3 Flow conditioners . 23
6.4 Circularity and cylindricality of the pipe. 23
6.5 Location of primary device and carrier rings. 24
6.6 Method of fixing and gaskets . 25
Annex A (informative) Tables of discharge coefficients and expansibility [expansion] factors. 26
Bibliography . 30
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ISO 5167-3:2003(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 5167-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 30, Measurement of fluid flow in closed conduits,
Subcommittee SC 2, Pressure differential devices.
This first edition of ISO 5167-3, together with the second edition of ISO 5167-1 and the first editions of
ISO 5167-2 and ISO 5167-4, cancels and replaces the first edition of ISO 5167-1:1991, which has been
technically revised, and ISO 5167-1:1991/Amd.1:1998.
ISO 5167 consists of the following parts, under the general title Measurement of fluid flow by means of
pressure differential devices inserted in circular-cross section conduits running full :
Part 1: General principles and requirements
Part 2: Orifice plates
Part 3: Nozzles and Venturi nozzles
Part 4:Venturi tubes
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ISO 5167-3:2003(E)
Introduction
ISO 5167, consisting of four parts, covers the geometry and method of use (installation and operating
conditions) of orifice plates, nozzles and Venturi tubes when they are inserted in a conduit running full to
determine the flowrate of the fluid flowing in the conduit. It also gives necessary information for calculating the
flowrate and its associated uncertainty.
ISO 5167 (all parts) is applicable only to pressure differential devices in which the flow remains subsonic
throughout the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase, but is not applicable
to the measurement of pulsating flow. Furthermore, each of these devices can only be used within specified
limits of pipe size and Reynolds number.
ISO 5167 (all parts) deals with devices for which direct calibration experiments have been made, sufficient in
number, spread and quality to enable coherent systems of application to be based on their results and
coefficients to be given with certain predictable limits of uncertainty.
The devices introduced into the pipe are called “primary devices”. The term primary device also includes the
pressure tappings. All other instruments or devices required for the measurement are known as “secondary
1)
devices”. ISO 5167 (all parts) covers primary devices; secondary devices will be mentioned only occasionally.
ISO 5167 consists of the following four parts.
a) ISO 5167-1 gives general terms and definitions, symbols, principles and requirements as well as methods
of measurement and uncertainty that are to be used in conjunction with ISO 5167-2, ISO 5167-3 and
ISO 5167-4.
b) ISO 5167-2 specifies orifice plates, which can be used with corner pressure tappings, D and D/2 pressure
2)
tappings , and flange pressure tappings.
3)
c) ISO 5167-3 specifies ISA 1932 nozzles , long radius nozzles and Venturi nozzles, which differ in shape
and in the position of the pressure tappings.
4)
d) ISO 5167-4 specifies classical Venturi tubes .
Aspects of safety are not dealt with in Parts 1 to 4 of ISO 5167. It is the responsibility of the user to ensure
that the system meets applicable safety regulations.
___________________________
1) See ISO 2186:1973, Fluid flow in closed conduits — Connections for pressure signal transmissions between primary
and secondary elements.
2) Orifice plates with “vena contracta” pressure tappings are not considered in ISO 5167.
3) ISA is the abbreviation for the International Federation of the National Standardizing Associations, which was
succeeded by ISO in 1946.
4) In the USA the classical Venturi tube is sometimes called the Herschel Venturi tube.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 5167-3:2003(E)
Measurement of fluid flow by means of pressure differential
devices inserted in circular-cross section conduits running
full —
Part 3:
Nozzles and Venturi nozzles
1 Scope
This part of ISO 5167 specifies the geometry and method of use (installation and operating conditions) of
nozzles and Venturi nozzles when they are inserted in a conduit running full to determine the flowrate of the
fluid flowing in the conduit.
This part of ISO 5167 also provides background information for calculating the flowrate and is applicable in
conjunction with the requirements given in ISO 5167-1.
This part of ISO 5167 is applicable to nozzles and Venturi nozzles in which the flow remains subsonic
throughout the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase. In addition, each of
the devices can only be used within specified limits of pipe size and Reynolds number. It is not applicable to
the measurement of pulsating flow. It does not cover the use of nozzles and Venturi nozzles in pipe sizes less
than 50 mm or more than 630 mm, or where the pipe Reynolds numbers are below 10 000.
This part of ISO 5167 deals with
a) two types of standard nozzles:
5)
1) the ISA 1932 nozzle;
6)
2) the long radius nozzle ;
b) the Venturi nozzle.
The two types of standard nozzle are fundamentally different and are described separately in this part of
ISO 5167. The Venturi nozzle has the same upstream face as the ISA 1932 nozzle, but has a divergent
section and, therefore, a different location for the downstream pressure tappings, and is described separately.
This design has a lower pressure loss than a similar nozzle. For both of these nozzles and for the Venturi
nozzle direct calibration experiments have been made, sufficient in number, spread and quality to enable
coherent systems of application to be based on their results and coefficients to be given with certain
predictable limits of uncertainty.
____________________________
5) ISA is the abbreviation for the International Federation of the National Standardizing Associations, which was
superseded by ISO in 1946.
6) The long radius nozzle differs from the ISA 1932 nozzle in shape and in the position of the pressure tappings.
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2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 4006:1991, Measurement of fluid flow in closed conduits — Vocabulary and symbols
ISO 5167-1:2003, Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-
section conduits running full — Part 1: General principles and requirements
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 4006 and ISO 5167-1 apply.
4 Principles of the method of measurement and computation
The principle of the method of measurement is based on the installation of a nozzle or a Venturi nozzle into a
pipeline in which a fluid is running full. The installation of the primary device causes a static pressure
difference between the upstream side and the throat. The flowrate can be determined from the measured
value of this pressure difference and from the knowledge of the characteristics of the flowing fluid as well as
the circumstances under which the device is being used. It is assumed that the device is geometrically similar
to one on which calibration has been carried out and that the conditions of use are the same, i.e. that it is in
accordance with this part of ISO 5167.
The mass flowrate can be determined by Equation (1):
C π
2
qd=∆ερ2p (1)
m 1
4
4
1− β
The uncertainty limits can be calculated using the procedure given in Clause 8 of ISO 5167-1:2003.
Similarly, the value of the volume flowrate can be calculated since
q
m
q = (2)
V
ρ
where ρ is the fluid density at the temperature and pressure for which the volume is stated.
Computation of the flowrate, which is a purely arithmetic process, is performed by replacing the different items
on the right-hand side of Equation (1) by their numerical values. Tables A.1 to A.4 are given for convenience.
Tables A.1 to A.3 give the values of C as a function of β. Table A.4 gives expansibility (expansion) factors ε.
They are not intended for precise interpolation. Extrapolation is not permitted.
The coefficient of discharge C may be dependent on Re , which is itself dependent on q and has to be
D
m
obtained by iteration. (See ISO 5167-1 for guidance regarding the choice of the iteration procedure and initial
estimates.)
The diameters d and D mentioned in Equation (1) are the values of the diameters at working conditions.
Measurements taken at any other conditions should be corrected for any possible expansion or contraction of
the primary device and the pipe due to the values of the temperature and pressure of the fluid during the
measurement.
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ISO 5167-3:2003(E)
It is necessary to know the density and the viscosity of the fluid at working conditions. In the case of a
compressible fluid, it is also necessary to know the isentropic exponent of the fluid at working conditions.
5 Nozzles and Venturi nozzles
5.1 ISA 1932 nozzle
5.1.1 General shape
The part of the nozzle inside the pipe is circular. The nozzle consists of a convergent section, of rounded
profile, and a cylindrical throat.
Figure 1 shows the cross-section of an ISA 1932 nozzle at a plane passing through the centreline of the throat.
The letters in the following text refer to those shown on Figure 1.
5.1.2 Nozzle profile
5.1.2.1 The profile of the nozzle may be characterized by distinguishing:
a flat inlet part A, perpendicular to the centreline;
a convergent section defined by two arcs of circumference B and C;
a cylindrical throat E; and
a recess F which is optional (it is required only if damage to the edge G is feared).
5.1.2.2 The flat inlet part A is limited by a circumference centred on the axis of revolution, with a diameter
of 1,5d, and by the inside circumference of the pipe, of diameter D.
When d = 2D/3, the radial width of this flat part is zero.
When d is greater than 2D/3, the upstream face of the nozzle does not include a flat inlet part within the pipe.
In this case, the nozzle is manufactured as if D is greater than 1,5d, and the inlet flat part is then faced off so
that the largest diameter of the convergent profile is just equal to D [see 5.1.2.7 and Figure 1 b)].
5.1.2.3 The arc of circumference B is tangential to the flat inlet part A when d < 2D/3 while its radius R is
1
equal to 0,2d ± 0,02d for β < 0,5 and to 0,2d ± 0,006d for β W 0,5. Its centre is at 0,2d from the inlet plane and
at 0,75d from the axial centreline.
5.1.2.4 The arc of circumference C is tangential to the arc of circumference B and to the throat E. Its
radius R is equal to d/3 ± 0,033d for β < 0,5 and to d/3 ± 0,01d for β W 0,5. Its centre is at d/2 + d/3 = 5d/6 from
2
the axial centreline and at
12 + 39
ad== 0,304 1d
n
60
from the flat inlet part A.
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ISO 5167-3:2003(E)
Key
1 portion to be cut off
a
See 5.1.2.7.
b
Direction of flow.
Figure 1 — ISA 1932 nozzle
5.1.2.5 The throat E has a diameter d and a length b = 0,3d.
n
The value d of the diameter of the throat shall be taken as the mean of the measurements of at least four
diameters distributed in axial planes and at approximately equal angles to each other.
The throat shall be cylindrical. No diameter of any cross-section shall differ by more than 0,05 % from the
value of the mean diameter. This requirement is considered to be satisfied when the deviations in the length of
any of the measured diameters comply with the said requirement in respect of deviation from the mean.
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5.1.2.6 The recess F has a diameter c equal to at least 1,06d and a length less than or equal to 0,03d.
n
The ratio of the height (c −d)/2 of the recess to its axial length shall not be greater than 1,2.
n
The outlet edge G shall be sharp.
5.1.2.7 The total length of the nozzle, excluding the recess F, as a function of β is equal to
2
0,604 1d for 0,3uuβ
3
and
0,75 0,25 2
0,404 1+− − 0,522 5 d for < βu 0,8 .
2
β 3
β
5.1.2.8 The profile of the convergent inlet shall be checked by means of a template.
Two diameters of the convergent inlet in the same plane perpendicular to the axial centreline shall not differ
from each other by more than 0,1 % of their mean value.
5.1.2.9 The surface of the upstream face and the throat shall be polished such that they have a
−4
roughness criterion Ra u 10 d.
5.1.3 Downstream face
5.1.3.1 The thickness H shall not exceed 0,1D.
5.1.3.2 Apart from the condition given in 5.1.3.1, the profile and the surface finish of the downstream face
are not specified (see 5.1.1).
5.1.4 Material and manufacture
The ISA 1932 nozzle may be manufactured from any material and in any way, provided that it remains in
accordance with the foregoing description during flow measurement.
5.1.5 Pressure tappings
5.1.5.1 Corner pressure tappings shall be used upstream of the nozzle.
The upstream pressure tappings may be either single tappings or annular slots. Both types of tappings may
be located either in the pipe or its flanges or in carrier rings as shown in Figure 1.
The spacing between the centrelines of individual upstream tappings and face A is equal to half the diameter
or to half the width of the tappings themselves, so that the tapping holes break through the wall flush with
face A. The centreline of individual upstream tappings shall meet the centreline of the primary device at an
angle of as near 90° as possible.
The diameter δ of a single upstream tapping and the width a of annular slots are specified below. The
1
minimum diameter is determined in practice by the need to prevent accidental blockage and to give
satisfactory dynamic performance.
For clean fluids and vapours:
for β u 0,65: 0,005D u a or δ u 0,03D;
1
for β > 0,65: 0,01D u a or δ u 0,02D.
1
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ISO 5167-3:2003(E)
For any value of β:
for clean fluids: 1 mm u a or δ u 10 mm;
1
for vapours, in the case of annular chambers: 1 mm u a u 10 mm;
for vapours and for liquefied gases, in the case of single tappings: 4 mm u δ u 10 mm.
1
The annular slots usually break through the pipe over the entire perimeter, with no break in continuity. If not,
each annular chamber shall connect with the inside of the pipe by at least four openings, the axes of which
2
are at equal angles to one another and the individual opening area of which is at least 12 mm .
The internal diameter b of the carrier rings shall be greater than or equal to the diameter D of the pipe, to
ensure that they do not protrude into the pipe, but shall be less than or equal to 1,04D. Moreover, the following
condition shall be met:
bD− c 0,1
××100u
4
DD
0,1+ 2,3β
The length c of the upstream ring (see Figure 1) shall not be greater than 0,5D.
The thickness f of the slot shall be greater than or equal to twice the width a of the annular slot. The area of
the cross-section of the annular chamber, gh, shall be greater than or equal to half the total area of the
opening connecting this chamber to the inside of the pipe.
All surfaces of the ring which are in contact with the measured fluid shall be clean and shall have a well-
machined finish.
The pressure tappings connecting the annular chambers to the secondary devices are pipe-wall tappings,
circular at the point of break-through and with a diameter j between 4 mm and 10 mm.
The upstream and downstream carrier rings need not necessarily be symmetrical in relation to each other, but
they shall both conform to the preceding requirements.
The diameter of the pipe shall be measured as specified in 6.4.2, the carrier ring being regarded as part of the
primary device. This also applies to the distance requirement given in 6.4.4 so that s shall be measured from
the upstream edge of the recess formed by the carrier ring.
5.1.5.2 The downstream pressure tappings may either be corner tappings as described in 5.1.5.1 or be
as described in the remainder of this section.
The distance between the centre of the tapping and the upstream face of the nozzle shall be
u 0,15D for β u 0,67
u 0,20D for β > 0,67
When installing the pressure tappings, due account shall be taken of the thickness of the gaskets and/or
sealing material.
The centreline of the tapping shall meet the pipe centreline at an angle as near to 90° as possible but in every
case within 3° of the perpendicular. At the point of break-through, the hole shall be circular. The edges shall
be flush with the internal surface of the pipe wall and as sharp as possible. To ensure the elimination of all
burrs or wire edges at the inner edge, rounding is permitted but shall be kept as small as possible and, where
it can be measured, its radius shall be less than one-tenth of the pressure-tapping diameter. No irregularity
shall appear inside the connecting hole, on the edges of the hole drilled in the pipe wall or on the pipe wall
close to the pressure tapping. Conformity of the pressure tappings with the requirements of this paragraph
may be judged by visual inspection.
6 © ISO 2003 — All rights reserved
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ISO 5167-3:2003(E)
The diameter of pressure tappings shall be less than 0,13D and less than 13 mm.
No restriction is placed on the minimum diameter, which is determined in practice by the need to prevent
accidental blockage and to give satisfactory dynamic performance. The upstream and downstream tappings
shall have the same diameter.
The pressure tappings shall be circular and cylindrical over a length of at least 2,5 times the internal diameter
of the tapping, measured from the inner wall of the pipeline.
The centrelines of the pressure tappings may be located in any axial plane of the pipeline.
The axis of the upstream tapping and that of the downstream tapping may be located in different axial planes.
5.1.6 Coefficients of ISA 1932 nozzles
5.1.6.1 Limits of use
This type of nozzle shall only be used in accordance with this part of ISO 5167 when
50 mm u D u 500 mm
0,3 u β u 0,8
and when Re is within the following limits:
D
4 7
for 0,30 u β < 0,44 7 × 10 u Re u 10
D
4 7
for 0,44 u β u 0,80 2 × 10 u Re u 10
D
In addition, the relative roughness of the pipe shall conform to the values given in Table 1.
Table 1 — Upper limits of relative roughness of the upstream pipe for ISA 1932 nozzles
β u 0,35 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50 0,60 0,70 0,77 0,80
4
10 Ra/D 8,0 5,9 4,3 3,4 2,8 2,4 2,1 1,9 1,8 1,4 1,3 1,2 1,2
6
NOTE Most of the data on which this table is based were probably collected in the range Re u 10 ; at higher Reynolds numbers
D
more stringent limits on pipe roughness are probably required.
Most of the experiments on which the values of the discharge coefficient C given in this part of ISO 5167 are
−4
based were carried out in pipes with a relative roughness Ra/D u 1,2 × 10 . Pipes with higher relative
roughness may be used if the roughness for a distance of at least 10D upstream of the nozzle is within the
limits given in Table 1. Information as to how to determine Ra is given in ISO 5167-1.
5.1.6.2 Discharge coefficient, C
The discharge coefficient, C, is given by Equation (3):
1,15
6
10
4,1 2 4,15
C=−0,990 0 0,226 2ββ− 0,00175− 0,003 3β (3)
()
Re
D
Values of C as a function of β and Re are given for convenience in Table A.1. These values are not intended
D
for precise interpolation. Extrapolation is not permitted.
© ISO 2003 — All rights reserved 7
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ISO 5167-3:2003(E)
5.1.6.3 Expansibility [expansion] factor, ε
The expansibility [expansion] factor, ε, is calculated by means of Equation (4):
24κκ( −1)κ
κτ 11−−β τ
ε = (4)
42 κ
κτ−−11
1−βτ
Equation (4) is applicable only for values of β, D and Re as specified in 5.1.6.1. Test results for determination
D
of ε are only known for air, steam and natural gas. However, there is no known objection to using the same
formula for other gases and vapours for which the isentropic exponent is known.
However, Equation (4) is applicable only if p /p W 0,75.
2 1
Values of the expansibility [expansion] factor for a range of isentropic exponents, pressure ratios and diameter
ratios are given for convenience in Table A.4. These values are not intended for precise interpolation.
Extrapolation is not permitted.
5.1.7 Uncertainties
5.1.7.1 Uncertainty of discharge coefficient C
When β, D, Re and Ra/D are assumed to be known without error, the relative uncertainty of the value of C is
D
equal to
0,8 % for β u 0,6;
(2β − 0,4) % for β > 0,6.
5.1.7.2 Uncertainty of expansibility [expansion] factor ε
The relative uncertainty of ε is equal to
∆p
2 %
p
1
5.1.8 Pressure loss, ∆ϖ
The pressure loss, ∆ϖ, for the ISA 1932 nozzle is approximately related to the differential pressure ∆p by
Equation (5)
42 2
1(−−ββ1CC)−
∆=ϖ ∆p (5)
42 2
1(−−ββ1)CC+
This pressure loss is the difference in static pressure between the pressure measured at the wall on the
upstream side of the primary device at a section where the influence of the approach impact pressure
adjacent to the device is still negligible (approximately D upstream of the primary device) and that measured
on the downstream side of the primary device where the static pressure recovery by expansion of the jet may
be considered as just completed (approximately 6D downstream of the primary device).
The pressure loss coefficient, K, for the ISA 1932 nozzle is
2
42
1(−−β1)C
K=−1 (6)
2
Cβ
8 © ISO 2003 — All rights reserved
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ISO 5167-3:2003(E)
where K is defined by Equation (7):
∆ϖ
(7)
K =
2
1
ρ U
1
2
5.2 Long radius nozzles
5.2.1 General
There are two types of long radius nozzle, which are called
high-ratio nozzles (0,25 u β u 0,8), and
low-ratio nozzles (0,20 u β u 0,5).
For β values between 0,25 and 0,5 either design may be used.
Figure 2 illustrates the geometric shapes of long radius nozzles, showing cross-sections passing through the
throat centrelines.
The reference letters used in the text refer to those shown on Figure 2.
Both types of nozzles consist of a convergent inlet, whose shape is a quarter ellipse, and a cylindrical throat.
That part of the nozzle which is inside the pipe shall be circular, with the possible exception of the holes of the
pressure tappings.
5.2.2 Profile of high-ratio nozzle
5.2.2.1 The inner face can be characterized by
a convergent section A,
a cylindrical throat B, and
a plain end C.
5.2.2.2 The convergent section A has the shape of a quarter ellipse.
The centre of the ellipse is at a distance D/2 from the axial centreline. The major centreline of the ellipse is
parallel to the axial centreline. The value of half the major axis is D/2. The value of half the minor axis is
(D−d)/2.
The profile of the convergent section shall be checked by means of a template. Two diameters of the
convergent section in the same plane perpendicular to the centreline shall not differ from each ot
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 5167-3
Première édition
2003-03-01
Mesure de débit des fluides au moyen
d'appareils déprimogènes insérés dans
des conduites en charge de section
circulaire —
Partie 3:
Tuyères et Venturi-tuyères
Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices
inserted in circular-cross section conduits running full —
Part 3: Nozzles and Venturi nozzles
Numéro de référence
ISO 5167-3:2003(F)
©
ISO 2003
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ISO 5167-3:2003(F)
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 2
3 Termes, définitions et symboles . 2
4 Principes de la méthode de mesurage et mode de calcul . 2
5 Tuyères et Venturi-tuyères. 3
5.1 Tuyère ISA 1932 . 3
5.2 Tuyères à long rayon . 9
5.3 Venturi-tuyères. 14
6 Exigences d'installation . 19
6.1 Généralités. 19
6.2 Longueurs droites minimales d'amont et d'aval à installer entre différents accessoires et
l'élément primaire. 19
6.3 Conditionneurs d'écoulement . 23
6.4 Circularité et cylindricité de la conduite. 23
6.5 Emplacement de l'élément primaire et des bagues porteuses . 26
6.6 Mode de fixation et joints. 26
Annexe A (informative) Tableaux des coefficients de décharge et des coefficients de détente . 27
Bibliographie . 31
© ISO 2003 — Tous droits réservés iii
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ISO 5167-3:2003(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 5167-3 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 30, Mesure de débit des fluides dans les
conduites fermées, sous-comité SC 2, Appareils déprimogènes.
Cette première édition de l'ISO 5167-3, conjointement avec la deuxième édition de l'ISO 5167-1 et les
premières éditions de l'ISO 5167-2 et de l'ISO 5167-4, annule et remplace la première édition de
l'ISO 5167-1:1991, laquelle a fait l'objet d'une révision technique, ainsi que l’ISO 5167-1:1991/Amd.1:1998.
L'ISO 5167 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Mesure de débit des fluides au
moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire:
Partie 1: Principes généraux et exigences générales
Partie 2: Diaphragmes
Partie 3: Tuyères et Venturi-tuyères
Partie 4: Tubes de Venturi
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ISO 5167-3:2003(F)
Introduction
L'ISO 5167, qui comprend quatre parties, a pour objet la géométrie et le mode d'emploi (conditions
d'installation et d'utilisation) des diaphragmes, tuyères et tubes de Venturi insérés dans une conduite en
charge dans le but de déterminer le débit du fluide s'écoulant dans cette conduite. Elle fournit également les
informations nécessaires au calcul de ce débit et de son incertitude associée.
L'ISO 5167 est applicable uniquement aux appareils déprimogènes dans lesquels l'écoulement reste
subsonique dans tout le tronçon de mesurage et où le fluide peut être considéré comme monophasique; elle
n'est pas applicable au mesurage d'un écoulement pulsé. De plus, chacun de ces appareils ne peut être
utilisé que dans des limites spécifiées de diamètre de conduite et de nombre de Reynolds.
L'ISO 5167 traite d'appareils pour lesquels des expériences d'étalonnage direct ont été effectuées en nombre,
étendue et qualité suffisants pour que l'on ait pu baser, sur leurs résultats, des systèmes cohérents
d'utilisation et pour permettre que les coefficients soient donnés avec une marge d'incertitude prévisible.
Les appareils interposés dans la conduite sont appelés «éléments primaires», en comprenant dans ce terme
les prises de pression, tandis que l'on appelle «éléments secondaires» tous les autres instruments ou
dispositifs nécessaires à l'accomplissement de la mesure. L'ISO 5167 concerne les éléments primaires et ne
1)
mentionne qu'exceptionnellement les éléments secondaires .
Les quatre parties formant l'ISO 5167 sont structurées comme suit.
a) L'ISO 5167-1, à utiliser conjointement avec l'ISO 5167-2, l'ISO 5167-3 et l'ISO 5167-4, donne des
informations générales, telles que termes et définitions, symboles, principes et exigences, tout comme
des méthodes pour le mesurage du débit et pour le calcul de l'incertitude.
b) L'ISO 5167-2 spécifie les diaphragmes avec lesquels sont utilisées des prises de pression dans les
2)
angles, des prises de pression à D et à D/2 et des prises de pression à la bride.
3)
c) L'ISO 5167-3 spécifie les tuyères ISA 1932 , les tuyères à long rayon et les Venturi-tuyères, lesquels
diffèrent entre eux par leur forme et l'emplacement des prises de pression.
4)
d) L'ISO 5167-4 spécifie les tubes de Venturi classiques .
Les aspects de sécurité ne sont pas traités dans les Parties 1 à 4 de l'ISO 5167. Il incombe à l'utilisateur de
s'assurer que le système remplit les réglementations applicables en matière de sécurité.
___________________________
1) Voir l'ISO 2186:1973, Débit des fluides dans les conduites fermées — Liaisons pour la transmission du signal de
pression entre les éléments primaires et secondaires.
2) Les diaphragmes à prises de pression «vena contracta» ne sont pas traités dans l'ISO 5167.
3) ISA est le sigle de la Fédération internationale des associations nationales de normalisation, organisme auquel l'ISO a
succédé en 1946.
4) Aux États-Unis, le tube de Venturi classique est parfois nommé «tube de Herschel».
© ISO 2003 — Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 5167-3:2003(F)
Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils
déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section
circulaire —
Partie 3:
Tuyères et Venturi-tuyères
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 5167 spécifie la géométrie et le mode d'emploi (conditions d'installation et
d'utilisation) de tuyères et de Venturi-tuyères insérés dans une conduite en charge dans le but de déterminer
le débit du fluide s'écoulant dans cette conduite.
La présente partie de l'ISO 5167 fournit également des informations de fond nécessaires au calcul de ce débit,
et il convient de l'utiliser conjointement avec les exigences stipulées dans l'ISO 5167-1.
La présente partie de l'ISO 5167 est applicable uniquement aux tuyères et aux Venturi-tuyères utilisés dans
les limites spécifiées de diamètre de conduite et de nombre de Reynolds, dans lesquels l'écoulement reste
subsonique dans tout le tronçon de mesurage contenant un fluide pouvant être considéré comme
monophasique. Elle n'est pas applicable au mesurage d'un écoulement pulsé. Elle ne couvre pas l'utilisation
de tuyères et de Venturi-tuyères dans des conduites de diamètre inférieur à 50 mm ou supérieur à 630 mm, ni
les cas où les nombres de Reynolds rapportés à la tuyauterie sont inférieurs à 10 000.
La présente partie de l'ISO 5167 traite
a) de deux types de tuyères normalisées:
5)
1) la tuyère ISA 1932;
6)
2) la tuyère à long rayon ;
b) du Venturi-tuyère.
Les deux types de tuyères normalisées sont fondamentalement différents et sont décrits séparément dans la
présente partie de l'ISO 5167. Le Venturi-tuyère a la même face amont que la tuyère ISA 1932, mais, étant
donné qu'il comporte un divergent et, par conséquent, un emplacement différent pour les prises de pression
aval, il est également décrit séparément. Ce modèle présente une perte de pression plus basse qu'une tuyère
similaire. Pour les deux types de tuyères normalisées et pour le Venturi-tuyère, des étalonnages directs ont
été réalisés, en nombre suffisant, sur une gamme suffisante et avec une qualité suffisante pour permettre à
des systèmes d'application cohérents de se baser sur leurs résultats et coefficients dans certaines limites
prévisibles d'incertitude.
____________________________
5) ISA est le sigle de la Fédération internationale des associations nationales de normalisation, organisme auquel l'ISO a
succédé en 1946.
6) La tuyère à long rayon se distingue de la tuyère ISA 1932 par sa forme et par la position des prises de pression.
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ISO 5167-3:2003(F)
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 4006:1991, Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées — Vocabulaire et symboles
ISO 5167-1:2003, Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites
en charge de section circulaire — Partie 1: Principes généraux et exigences générales
3 Termes, définitions et symboles
Pour les besoins du présent document, les termes, définitions et symboles donnés dans l'ISO 4006 et dans
l'ISO 5167-1 s'appliquent.
4 Principes de la méthode de mesurage et mode de calcul
Le principe de la méthode de mesurage consiste à interposer une tuyère ou un Venturi-tuyère sur le passage
d'un fluide s'écoulant en charge dans une conduite, ce qui crée une pression différentielle statique entre le
côté amont et le col. On peut déduire la valeur du débit de la mesure de cette pression différentielle et de la
connaissance des caractéristiques du fluide en écoulement ainsi que des circonstances d'utilisation de
l'appareil. Il est admis que celui-ci est géométriquement semblable à l'un de ceux ayant fait antérieurement
l'objet d'étalonnages directs et qu'il est utilisé dans les mêmes conditions, c'est-à-dire qu'il est en tous points
conforme à la présente partie de l'ISO 5167.
Le débit-masse, q , peut être déterminé à l'aide de l'Équation (1):
m
C π
2
qd=∆ερ2p (1)
m 1
4 4
1− β
Les limites d'incertitude peuvent être calculées par la procédure indiquée à l'Article 8 de l'ISO 5167-1:2003.
De même, on peut calculer la valeur du débit-volume, q , à l'aide de l'Équation (2):
V
q
m
q = (2)
V
ρ
où ρ est la masse volumique du fluide à la température et à la pression pour lesquelles le volume est donné.
Le calcul du débit, qui est un procédé purement arithmétique, est effectué par le remplacement des différents
termes situés à droite de l'Équation de base (1) par leur valeur numérique. Les Tableaux A.1 à A.4 sont
donnés à titre indicatif. Les Tableaux A.1 à A.3 donnent les valeurs de C en tant que fonction de b, le
Tableau A.4 donne les coefficients de détente ε. Ils ne sont pas prévus pour une interpolation précise.
L'extrapolation n'est pas permise.
Le coefficient de décharge, C, peut être fonction du nombre de Reynolds, Re , qui est lui-même fonction de q .
D
m
Il convient d'obtenir la valeur de C par itération (voir l'Annexe A de l'ISO 5167-1:2003 pour le choix du procédé
d'itération et des estimations initiales).
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ISO 5167-3:2003(F)
Les diamètres d et D mentionnés dans les formules sont les valeurs des diamètres dans les conditions de
service. Il convient donc de corriger les valeurs d et D mesurées dans d'autres conditions pour tenir compte
de la dilatation ou de la contraction éventuelle du diaphragme et de la conduite résultant des valeurs de la
température et de la pression du fluide lors du mesurage.
Il est nécessaire de connaître la masse volumique et la viscosité du fluide dans les conditions de service.
Dans le cas de fluide compressible, il est également nécessaire de connaître l'exposant isentropique du fluide
dans les conditions de service.
5 Tuyères et Venturi-tuyères
5.1 Tuyère ISA 1932
5.1.1 Forme générale
La partie de la tuyère située à l'intérieur de la conduite présente une symétrie de révolution. La tuyère se
compose d'une partie convergente, d'un profil arrondi et d'un col cylindrique.
La Figure 1 représente la coupe d'une tuyère ISA 1932 par un plan passant par l'axe du col.
Les lettres dans le texte renvoient aux repères correspondants dans la Figure 1.
5.1.2 Profil de la tuyère
5.1.2.1 On peut décrire le profil de la tuyère en distinguant
une partie plane d'entrée A, perpendiculaire à l'axe,
un convergent défini par deux arcs de circonférences B et C,
un col cylindrique E, et
un chambrage F (nécessaire seulement si l'on craint d'endommager l'arête G).
5.1.2.2 La partie plane d'entrée A est limitée par une circonférence centrée sur l'axe de révolution, de
diamètre 1,5d, et par la circonférence intérieure de la conduite, de diamètre D.
Lorsque d = 2D/3, la largeur radiale de cette partie plane est nulle.
Lorsque d est supérieur à 2D/3, la face amont ne comporte pas de partie plane d'entrée intérieure à la
conduite. Dans ce cas, on fabrique la tuyère comme si D était supérieur à 1,5d et on tronçonne ensuite la
partie plane d'entrée de telle sorte que le plus grand diamètre du profil convergent soit juste égal à D [voir
5.1.2.7 et la Figure 1 b)].
5.1.2.3 L'arc de circonférence B est tangent à la partie plane d'entrée A lorsque d < 2D/3. Son rayon, R ,
1
est égal à 0,2d ± 0,02d lorsque b < 0,5 et à 0,2d ± 0,006d lorsque b W 0,5. Son centre est situé à 0,2d de la
partie plane d'entrée et à 0,75d de l'axe de révolution.
5.1.2.4 L'arc de circonférence C est tangent à l'arc de circonférence B et au col E. Son rayon, R , est
2
égal à d/3 ± 0,033d lorsque b < 0,5 et il est égal à d/3 ± 0,01d lorsque b W 0,5. Son centre est situé à
d/2 + d/3 = 5d/6 de l'axe de révolution et à
12 + 39
ad== 0,304 1d
n
60
de la partie plane d'entrée A.
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ISO 5167-3:2003(F)
Légende
1 partie à tronçonner
a
Voir 5.1.2.7.
b
Sens de l'écoulement.
Figure 1 — Tuyère ISA 1932
5.1.2.5 Le col E a un diamètre d et une longueur b = 0,3d.
n
On doit prendre pour valeur de d la moyenne des mesures d'au moins quatre diamètres situés dans des plans
méridiens formant entre eux des angles approximativement égaux.
Le col doit être cylindrique. Aucun diamètre d'une section quelconque ne doit différer de plus de 0,05 % de la
valeur du diamètre moyen. Cette exigence est considérée comme remplie lorsque la différence de longueur
de n'importe lequel des diamètres mesurés la remplit par rapport à la moyenne des diamètres mesurés.
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ISO 5167-3:2003(F)
5.1.2.6 Le chambrage F a un diamètre c au moins égal à 1,06d et une longueur inférieure ou égale à
n
0,03d. Le rapport de la hauteur du chambrage (c – d)/2 à sa longueur axiale ne doit pas être supérieur à 1,2.
n
L'arête de sortie G doit être vive.
5.1.2.7 La longueur totale de la tuyère, non compris le chambrage F, en fonction de la valeur de b, est
égale à
2
0,604 1d pour 0,3uuβ
3
et
0,75 0,25 2
0,404 1+− − 0,522 5 d pour < βu 0,8
2
β 3
β
5.1.2.8 On doit vérifier au gabarit le profil du convergent d'entrée.
Deux diamètres du convergent d'entrée situés dans le même plan perpendiculaire à l'axe de révolution ne
doivent pas différer entre eux de plus de 0,1 % de leur valeur moyenne.
5.1.2.9 La surface de la face amont et du col doit être polie de telle sorte qu'elle présente un critère de
–4
rugosité Ra u 10 d.
5.1.3 Face aval
5.1.3.1 L'épaisseur H ne doit pas dépasser 0,1D.
5.1.3.2 En dehors de la condition spécifiée en 5.1.3.1, le profil et la finition de la face aval ne sont pas
spécifiés (voir 5.1.1).
5.1.4 Matériau et fabrication
La tuyère ISA 1932 peut être fabriquée en n'importe quel matériau et de n'importe quelle manière, pourvu
qu'elle reste conforme à la description ci-devant pendant le mesurage du débit.
5.1.5 Prises de pression
5.1.5.1 Des prises de pression dans les angles doivent être utilisées en amont de la tuyère.
Les prises de pression amont peuvent être des prises de pression individuelles ou bien des fentes annulaires.
Ces deux types de prises peuvent être placées sur la conduite, dans ses brides ou dans des bagues
porteuses comme indiqué à la Figure 1.
L'éloignement entre les axes de prises de pression amont individuelles et la face A est égal au demi-diamètre
ou à la demi-largeur des prises elles-mêmes, de sorte que les prises de pression débouchent au ras de la
face A. L'axe des prises de pression amont individuelles doivent correspondre à l'axe de l'élément primaire à
un angle aussi voisin que possible de 90°.
Le diamètre d d'une prise de pression individuelle amont et la largeur a de fentes annulaires sont spécifiés
1
ci-après. Le diamètre minimal est déterminé en pratique par le besoin d'éviter un blocage accidentel et de
fournir des performances dynamiques satisfaisantes.
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ISO 5167-3:2003(F)
Pour des fluides propres et pour des vapeurs:
pour b u 0,65: 0,005D u a ou d u 0,03D;
1
pour b > 0,65: 0,01D u a ou d u 0,02D.
1
Pour toute valeur de b:
pour des fluides propres: 1 mm u a ou d u 10 mm;
1
pour des vapeurs, dans le cas de chambres annulaires: 1 mm u a u 10 mm;
pour des vapeurs et pour des gaz liquéfiés, dans le cas de prises individuelles: 4 mm u d u 10 mm.
1
Les fentes annulaires débouchent habituellement dans la conduite sur toute la circonférence, sans
discontinuité. S'il n'en est pas ainsi, chaque chambre annulaire doit communiquer avec l'intérieur de la
conduite par au moins quatre ouvertures dont les axes forment entre eux des angles égaux et dont la surface
2
d'ouverture individuelle est au moins égale à 12 mm .
Le diamètre intérieur b des bagues porteuses doit être supérieur ou égal au diamètre D de la conduite, afin de
s'assurer que les bagues ne débordent pas dans la conduite, mais il doit être inférieur ou égal à 1,04D. De
plus, la condition suivante doit être remplie:
bD− c 0,1
××100u
4
DD
0,1+ 2,3β
La longueur c de la bague amont (voir Figure 1) ne doit pas être supérieure à 0,5D.
L'épaisseur f de la fente doit être supérieure ou égale au double de la largeur a de la fente annulaire. L'aire de
la section de la chambre annulaire, gh, doit être supérieure ou égale à la moitié de l'aire totale de l'ouverture
reliant cette chambre à l'intérieur de la conduite.
Toutes les surfaces de la bague, entrant en contact avec le fluide mesuré, doivent être propres et comporter
une finition bien usinée.
Les prises de pression reliant les chambres annulaires aux éléments secondaires sont des prises de pression
à la paroi, de débouchure circulaire et de diamètre j compris entre 4 mm et 10 mm.
Les bagues porteuses amont et aval ne doivent pas nécessairement être symétriques l'une par rapport à
l'autre, mais chacune d'elles doit être conforme aux exigences ci-dessus.
Le diamètre de la conduite doit être mesuré comme indiqué en 6.4.2, la bague porteuse étant considérée
comme faisant partie de l'élément primaire. Cela s'applique également à l'exigence de distance donnée en
6.4.4, de sorte que la distance s doive être mesurée à partir de l'arête amont du chambrage formé par la
bague porteuse.
5.1.5.2 Les prises de pression aval peuvent être soit des prises dans les angles comme indiqué en
5.1.5.1, soit des prises telles que celles décrites ci-après.
La distance entre le centre de la prise et la face amont de la tuyère doit être
u 0,15D lorsque b u 0,67;
u 0,20D lorsque b > 0,67.
Lors de l'installation des prises de pression, il faut tenir compte de l'épaisseur des joints et/ou du matériel
d'étanchéité.
6 © ISO 2003 — Tous droits réservés
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ISO 5167-3:2003(F)
L'axe de la prise doit rencontrer l'axe de la conduite et former avec lui un angle aussi voisin que possible de
90°, mais dans tous les cas à 3° près de la perpendiculaire. La débouchure du trou doit être circulaire. Les
arêtes doivent être arasées à la paroi intérieure de la conduite, et l'angle doit être aussi vif que possible. Afin
d'assurer l'élimination de toutes les bavures et de tous les morfils sur l'arête intérieure, il est permis de créer
un léger arrondi, mais cet arrondi doit être aussi petit que possible et, lorsqu'il est possible de le mesurer, son
rayon ne doit pas dépasser le dixième du diamètre de la prise de pression. Il ne doit pas y avoir d'irrégularité
à l'intérieur du trou de raccordement, ni sur les arêtes du trou percé dans la paroi de la conduite ni sur la paroi
même de la conduite près de la prise de pression. On peut juger de la conformité des prises de pression aux
exigences du présent paragraphe par inspection visuelle.
Le diamètre des prises de pression doit être inférieur à 0,13D et inférieur à 13 mm.
Il n'y a pas, pour ce diamètre, de limite minimale, déterminée en pratique par le besoin d'éviter un blocage
accidentel et d'obtenir des performances dynamiques satisfaisantes. Le diamètre de la prise de pression
amont et celui de la prise de pression aval doivent être égaux.
Les prises de pression doivent être circulaires et cylindriques sur une longueur d'au moins 2,5 fois leur
diamètre intérieur, mesuré à partir de la paroi intérieure de la conduite.
Les axes des prises de pression peuvent être situés dans un plan méridien quelconque passant par l'axe de
la conduite.
L'axe de la prise de pression amont et celui de la prise de pression aval peuvent être situés dans des plans
méridiens différents.
5.1.6 Coefficients des tuyères ISA 1932
5.1.6.1 Limites d'emploi
Ce type de tuyère ne doit être utilisé conformément à la présente partie de l'ISO 5167 que lorsque
50 mm u D u 500 mm
0,3 u b u 0,8
et lorsque Re se trouve dans les limites suivantes:
D
4 7
pour 0,30 u b < 0,44 7 ¥ 10 u Re u 10
D
4 7
pour 0,44 u b u 0,80 2 ¥ 10 u Re u 10
D
De plus, la rugosité relative de la conduite doit être conforme aux valeurs indiquées dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Limites supérieures de la rugosité relative de la conduite amont pour les tuyères
ISA 1932
β u 0,35 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50 0,60 0,70 0,77 0,80
4
10 Ra/D 8,0 5,9 4,3 3,4 2,8 2,4 2,1 1,9 1,8 1,4 1,3 1,2 1,2
NOTE La plupart des données sur lesquelles est basé le présent tableau ont été probablement collectées dans la plage
6
Re u 10 ; des limites plus sévères de rugosité de la conduite sont probablement nécessaires pour des nombres de Reynolds plus
D
élevés.
La plupart des expériences sur lesquelles sont fondées les valeurs du coefficient de décharge C, indiqué dans
la présente partie de l'ISO 5167, ont été réalisées sur des conduites présentant une rugosité relative de
–4
Ra/D u 1,2 ¥ 10 . Des conduites présentant une rugosité relative plus élevée peuvent être utilisées si la
rugosité pour une distance d'au moins 10D en amont de la tuyère se trouve dans les limites données au
Tableau 1. Des informations sur la façon de déterminer Ra sont indiquées dans l'ISO 5167-1.
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ISO 5167-3:2003(F)
5.1.6.2 Coefficient de décharge, C
Le coefficient de décharge, C, est donné par l'Équation (3):
1,15
6
10
4,1 2 4,15
C=−0,990 0 0,226 2ββ− 0,00175− 0,003 3β (3)
()
Re
D
Les valeurs de C en tant que fonction de b et de Re sont données à titre indicatif au Tableau A.1. Ces valeurs
D
ne sont pas prévues pour une interpolation précise. L'extrapolation n'est pas permise.
5.1.6.3 Coefficient de détente, εεεε
Le coefficient de détente, ε, est calculé à l'aide de l'Équation (4):
24κκ( −1)κ
κτ 11−−β τ
ε= (4)
42 κ
κτ−−11
1−βτ
L'Équation (4) est applicable seulement pour les valeurs de b, D et Re telles que spécifiées en 5.1.6.1. Des
D
résultats d'essais effectués pour déterminer ε ne sont connus que pour l'air, la vapeur d'eau et le gaz naturel.
Toutefois, on ne connaît pas d'objection à l'utilisation de la même formule pour d'autres gaz et vapeurs dont
l'exposant isentropique est connu.
Cependant, l'Équation (4) n'est applicable que si p /p W 0,75.
2 1
Les valeurs du coefficient de détente en tant que fonction de l'exposant isentropique, du rapport des
pressions et du rapport des diamètres sont données à titre indicatif dans le Tableau A.4. Ces valeurs ne sont
pas prévues pour une interpolation précise. L'extrapolation n'est pas permise.
5.1.7 Incertitudes
5.1.7.1 Incertitude sur le coefficient de décharge C
Lorsque b, D, Re et Ra/D sont supposés connus sans erreur, l'incertitude relative de la valeur de C est égale
D
à
0,8 % pour b u 0,6;
(2β – 0,4) % pour b > 0,6.
5.1.7.
...
Questions, Comments and Discussion
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