SIST ISO 6145-6:1995

Gas analysis -- Preparation of calibration gas mixtures -- Dynamic volumetric methods -- Part 6: Sonic orifices

Describes the method using mixtures with one or more component(s), with a volume radio equal to or greater than 0,1 %, the repeatability of which on the concentration of each of the components is approximalety 0,5 % in relative value.

Analyse des gaz -- Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage -- Méthodes volumétriques dynamiques -- Partie 6: Orifices avec écoulement sonique

La présente Norme internationale constitue la partie 6 de l'IS0 6145, qui traite des diverses méthodes volumétriques dynamiques utilisées pour la préparation des mélanges de gaz pour étalonnage. Elle décrit la méthode de préparation, par orifices avec écoulement sonique, des mélanges de gaz pour étalonnage à un ou plusieurs constituants, avec un titre volumique égal ou supérieur à 0,1 %, dont la répétabilité sur la concentration de chacun des constituants est d'environ 0,5 % en valeur relative.

Analiza plinov - Priprava kalibrirnih plinskih zmesi - Dinamične volumetrijske metode - 6. del: Zvočne odprtine

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 31-Jul-1995
• Withdrawal Date: 30-Sep-2004
• ICS: 71.040.40 - Chemical analysis
• Technical Committee: I12 - Imaginarni 12 Imaginarni TC za ISO področje - vzdrževani privzeti ISO standardi
• Current Stage: 9900 - Withdrawal (Adopted Project)
• Start Date: 01-Oct-2004
• Due Date: 01-Oct-2004
• Completion Date: 01-Oct-2004
• Ref Project: ISO 6145-6:1986 - Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures — Dynamic volumetric methods — Part 6: Sonic orifices

Relations

• Replaced By: SIST ISO 6145-6:2004 - Gas analysis -- Preparation of calibration gas mixtures using dynamic volumetric methods -- Part 6: Critical orifices
• Effective Date: 01-Oct-2004

Standards Content (Sample)

6145/6
International Standard
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.MEIK~YHAPO~HAR OPTAHH3AUWR IlO CTAH~APTbl3AUb4bl.ORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Preparation of calibration gas mixtures -
Gas analysis -
Dynamic volumetric methods -
Part 6 : Sonic orifices
M&hodes volumt!triques dynamiques - Partie 6:
Analyse des gaz - Pr¶tion des mdlanges de gaz pour dtalonnage -
Orifices avec koulement sonique
First edition - 1986-10-15
Ref. No. IS0 6146/6-1966 (E)
UDC 543.27: 53.089.66
reference sample, preparation.
Descriptors : gas analysis, calibration, gas mixtures,
Price based on 6 pages

---------------------- Page: 1 ----------------------
Examples of relative variations of C* for a temperature deviation AT, of 10 K and a pressure deviation Ap1 of 8 bar-11 are given in the
table.
Table - Relative variations of C*
T, = 30 T, Ap, = 8 bar = 5 bar, AT, = 10 K
PI
C* (2 bar) -C* (10 bar) C* (5 bar - 30 OC) -C* (5 bar - 40 OC)
Gas
C* (2 bar) C* (5 bar - 30 OC)
% %
I
+I,6
He - 0,02
- 0,02 +1,6
H2
+I,6
-0,4
02
-0,5 +I,8
CH4
-1,7 +1,9
C2H6
-I,3 +1,8
co2
It thus appears that, for the required accuracy, C* cannot be considered as constant when the upstream conditions vary appreciably.
Moreover, the contraction coefficient Cd depends basically on the geometry of the nozzle and, through the Reynolds number, on the
nature of the gas.
This means that, in practice, calibration of the nozzle under conditions close to those of its use is necessary. Knowledge of the
theoretical variations of C*, which are themselves calculated from variations in y, is subject to a certain inaccuracy. In addition, there
is also a deviation due to the fact that the expansion is not completely isentropic, with the result that forecasts of C* prove difficult.
3.5 Principle of calculation
The molar ratio of component A, XAI is defined by
MA
XA =
%A + $IJ + QrnC +
. . . !
MA MB MC
where
are the mass flow rates of components A, B, C, . . . ;
qmAf qmBr qmCt l *a
are the respective molar masses.
MA, MB, MC, ; l l
1) 1 bar = 105 Pa
2

---------------------- Page: 2 ----------------------
IS0 6145/6-1986 (El
4 Practical examples
A gas mixer with sonic nozzles comes in the form of high-stability pressure regulator units and sonic nozzles discharging into a mixing
chamber. A schematic example is shown in figure 1.
Complementary gas Z
Gas
Gas
mixture
8 e 8
V
I
Gas
B
A
v \
4
l
?
V
I
Gas C
A
/ w
3
1 2
I= Pressure regulator
2 = Sonic nozzle
temperature controlled
= Mixing chamber
3
>
Figure 7 - Gas mixer with sonic nozzles discharging into mixing chamber (schematic)
Another possibility consists of several sonic nozzles per component; the mixer thus gives a series of concentrations in a known ratio,
.
according to the combination of sonic nozzles in service. A schematic example is shown in figure 2.
I
V
I
Complementary gas Z
A
Gas
Gas
mixture
\
2
1 = Pressure regulator
2 = Sonic nozzle
temperature controlled
3 = Mixing chamber
4 = Check valve
Figure 2 - Gas mixer with several sonic nozzles per component (schematic)
3

---------------------- Page: 3 ----------------------
5 Operating conditions
q is the mean temperature upstream of the nozzle;
5.1 Pressures
t is the time;
The absolute upstream pressure p1 of the sonic nozzles is be-
tween 3 and 6 bar. This pressure range enables a variation in
pi is the mean pressure upstream of the nozzle.
the downstream back-pressures of the sonic nozzles of 250
mbar to be achieved, without affecting the value of the concen-
The sources of error of the method arise from the following :
trations of the mixture.
a) weighing, refer to IS0 6142 (4.2.1) for the procedure
Only the supply pressure p1 of the sonic nozzles shall satisfy
and error calculation ;
precise conditions in order to attain levels of repeatability for
the concentration proportions stipulated in clause 1.
b) variations in pressure and temperature linked to the
quality of the regulators used, and, where applicable, uncer-
The stability of this pressure p1 shall be greater than 5 x 10 -4
tainties in the measurement of these parameters;
in relative value.
cl gas losses arising from compression and decompres-
5.2 Flow rates
sion in the transfer lines.
In practice, the minimum flow rates are 5 cmVmin at ambient
By differentiating equation (3) :
pressure and temperature.
d(A,m Cd. C*) dm dt 1 dTi
w-i
---
5.3 Filtration
-+2’ Ti pi
A, 9 Cd. C* = < - t
Filtration of the components and the complementary gas is ap-
An evaluation is obtained of the uncertainty on the determina-
plied in relation to the section of the passage in the mixer com-
tion of A,. Cd . C* by
ponents.
AtA,- Cd. C*) Am At
1 AT;
AFi
54 . Temperatures
<-+-+-m--=-+- . .(4)
A,++ ‘* m t 2 Tj pi
A simultaneous variation of the absolute temperatures of the
components and of the complementary gas does not introduce
When the nozzle which has been calibrated in this way is used,
an
...

SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 6145-6:1995
01-avgust-1995
$QDOL]DSOLQRY3ULSUDYDNDOLEULUQLKSOLQVNLK]PHVL'LQDPLþQHYROXPHWULMVNH
PHWRGHGHO=YRþQHRGSUWLQH
Gas analysis -- Preparation of calibration gas mixtures -- Dynamic volumetric methods --
Part 6: Sonic orifices
Analyse des gaz -- Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage -- Méthodes
volumétriques dynamiques -- Partie 6: Orifices avec écoulement sonique
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 6145-6:1986
ICS:
71.040.40 Kemijska analiza Chemical analysis
SIST ISO 6145-6:1995 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.

---------------------- Page: 1 ----------------------

SIST ISO 6145-6:1995

---------------------- Page: 2 ----------------------

SIST ISO 6145-6:1995
6145/6
International Standard
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.MEIK~YHAPO~HAR OPTAHH3AUWR IlO CTAH~APTbl3AUb4bl.ORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Preparation of calibration gas mixtures -
Gas analysis -
Dynamic volumetric methods -
Part 6 : Sonic orifices
M&hodes volumt!triques dynamiques - Partie 6:
Analyse des gaz - Pr¶tion des mdlanges de gaz pour dtalonnage -
Orifices avec koulement sonique
First edition - 1986-10-15
Ref. No. IS0 6146/6-1966 (E)
UDC 543.27: 53.089.66
reference sample, preparation.
Descriptors : gas analysis, calibration, gas mixtures,
Price based on 6 pages

---------------------- Page: 3 ----------------------

SIST ISO 6145-6:1995

---------------------- Page: 4 ----------------------

SIST ISO 6145-6:1995

---------------------- Page: 5 ----------------------

SIST ISO 6145-6:1995
Examples of relative variations of C* for a temperature deviation AT, of 10 K and a pressure deviation Ap1 of 8 bar-11 are given in the
table.
Table - Relative variations of C*
T, = 30 T, Ap, = 8 bar = 5 bar, AT, = 10 K
PI
C* (2 bar) -C* (10 bar) C* (5 bar - 30 OC) -C* (5 bar - 40 OC)
Gas
C* (2 bar) C* (5 bar - 30 OC)
% %
I
+I,6
He - 0,02
- 0,02 +1,6
H2
+I,6
-0,4
02
-0,5 +I,8
CH4
-1,7 +1,9
C2H6
-I,3 +1,8
co2
It thus appears that, for the required accuracy, C* cannot be considered as constant when the upstream conditions vary appreciably.
Moreover, the contraction coefficient Cd depends basically on the geometry of the nozzle and, through the Reynolds number, on the
nature of the gas.
This means that, in practice, calibration of the nozzle under conditions close to those of its use is necessary. Knowledge of the
theoretical variations of C*, which are themselves calculated from variations in y, is subject to a certain inaccuracy. In addition, there
is also a deviation due to the fact that the expansion is not completely isentropic, with the result that forecasts of C* prove difficult.
3.5 Principle of calculation
The molar ratio of component A, XAI is defined by
MA
XA =
%A + $IJ + QrnC +
. . . !
MA MB MC
where
are the mass flow rates of components A, B, C, . . . ;
qmAf qmBr qmCt l *a
are the respective molar masses.
MA, MB, MC, ; l l
1) 1 bar = 105 Pa
2

---------------------- Page: 6 ----------------------

SIST ISO 6145-6:1995
IS0 6145/6-1986 (El
4 Practical examples
A gas mixer with sonic nozzles comes in the form of high-stability pressure regulator units and sonic nozzles discharging into a mixing
chamber. A schematic example is shown in figure 1.
Complementary gas Z
Gas
Gas
mixture
8 e 8
V
I
Gas
B
A
v \
4
l
?
V
I
Gas C
A
/ w
3
1 2
I= Pressure regulator
2 = Sonic nozzle
temperature controlled
= Mixing chamber
3
>
Figure 7 - Gas mixer with sonic nozzles discharging into mixing chamber (schematic)
Another possibility consists of several sonic nozzles per component; the mixer thus gives a series of concentrations in a known ratio,
.
according to the combination of sonic nozzles in service. A schematic example is shown in figure 2.
I
V
I
Complementary gas Z
A
Gas
Gas
mixture
\
2
1 = Pressure regulator
2 = Sonic nozzle
temperature controlled
3 = Mixing chamber
4 = Check valve
Figure 2 - Gas mixer with several sonic nozzles per component (schematic)
3

---------------------- Page: 7 ----------------------

SIST ISO 6145-6:1995
5 Operating conditions
q is the mean temperature upstream of the nozzle;
5.1 Pressures
t is the time;
The absolute upstream pressure p1 of the sonic nozzles is be-
tween 3 and 6 bar. This pressure range enables a variation in
pi is the mean pressure upstream of the nozzle.
the downstream back-pressures of the sonic nozzles of 250
mbar to be achieved, without affecting the value of the concen-
The sources of error of the method arise from the following :
trations of the mixture.
a) weighing, refer to IS0 6142 (4.2.1) for the procedure
Only the supply pressure p1 of the sonic nozzles shall satisfy
and error calculation ;
precise conditions in order to attain levels of repeatability for
the concentration proportions stipulated in clause 1.
b) variations in pressure and temperature linked to the
quality of the regulators used, and, where applicable, uncer-
The stability of this pressure p1 shall be greater than 5 x 10 -4
tainties in the measurement of these parameters;
in relative value.
cl gas losses arising from compression and decompres-
5.2 Flow rates
sion in the transfer lines.
In practice, the minimum flow rates are 5 cmVmin at ambient
By differentiating equation (3) :
pressure and temperature.
d(A,m Cd. C*) dm dt 1 dTi
w-i
---
5.3 Filtration
-+2’ Ti pi
A, 9 Cd. C* = < - t
Filtrat
...

Norme internationale - 6145/6
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDlZATION.ME~YHAPO~HAR OPfAHH3Al&lR Il0 CTAH~APTM3ALWl@ORGANISAilON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Analyse des gaz -
Préparation des mélanges de gaz pour
étalonnage - Méthodes volumétriques dynamiques -
Partie 6 : Orifices avec écoulement sonique
Gas anal@ - Preparation of cahkation gas mixtures - Dynamic volumetric methods - Part 6: Sonic orifices
Premike Adition - 198640-15
L
*
CDU 543.27: 53.069.68 Réf. no : ISO 6146/6-1986 (F)
8
Descripteurs : analyse de gaz, étalonnage, mélange de gaz, échantillon témoin, préparation.
Prix basé sur 6 pages

---------------------- Page: 1 ----------------------
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque
comité membre intéresse par une étude a le droit de faire partie du comité technique
creé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requiérent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 6145/6 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 158, Analyse des gaz.
L’attention des utilisateurs est attirée sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises à révision et que toute référence faite à une autre
Norme internationale dans le présent document implique qu’il s’agit, sauf indication
contraire, de la derniere edition.
0 Organisation internationale de normalisation, 1986 0
Imprimé en Suisse

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 6146/6-1986 (F)
NORME INTERNATIONALE
Analyse des - Préparation des mélanges de gaz pour
gaz
Méthodes volumétriques dynamiques -
étalonnage -
Partie 6 : Orifices avec écoulement sonique
3.3 Expression du debit-masse en régime sonique
1 Objet et domaine d’application
Le débit-masse théorique, qm, d’un gaz se détendant au travers
La présente Norme internationale constitue la partie 6 de
d’un orifice en régime sonique de façon isotropique, peut être
I’ISO 6145, qui traite des diverses méthodes volumétriques
mis sous la forme
dynamiques utilisées pour la préparation des mélanges de gaz
Y+1
pour étalonnage. I
=A&+ \i$(~)y -’
qrn
Elle decrit la methode de préparation, par orifices avec écoule-
ment sonique, des mélanges de gaz pour étalonnage à un ou
plusieurs constituants, avec un titre volumique égal ou supé- où
rieur à 0,l %, dont la répétabilité sur la concentration de cha-
A, est l’aire de la section au col de l’orifice;
cun des constituants est d’environ 0,5 % en valeur relative.
Cd est le coefficient de contraction de la veine gazeuse
(appelé également coefficient de décharge) ;
p1 est la pression absolue en amont;
2 Références
Tt est la température thermodynamique du gaz en amont;
ISO 6142, Analyse des gaz - Préparation des mélanges de gaz
M est la masse molaire du gaz;
pour étalonnage - Méthodes pondérales.
y est le rapport des capacités thermiques massiques c,lcy
I SO 614511, Analyse des gaz - Préparation des mélanges de
du gaz (cp est la capacité thermique massique à pression
gaz pour étalonnage - M&odes volumétriques dynamiques
constante et cy est la capacité thermique massique à
- Partie 1: Mbthodes d’étalonnage.
volume constant) ;
R est la constante molaire des gaz.
Le terme sous le radical est couramment désigné par C*, d’où
3 Principe de la méthode
l’expression simplifiée
3.1 Ghhalith
A&&*.&
. . .
(1)
4m =
fl 1
La méthode consiste à ajouter, dans une chambre de mélange,
des débits-masse constants de gaz obtenus par écoulement
Le produit A, . Cd représente l’aire de la section de la veine
sonique du gaz à pression constante au travers de buses appro-
gazeuse sonique, le coefficient de contraction Cd étant en
priées.
général compris entre 0,6 (orifice circulaire) et 1 (tuyère profi-
Iée).
3.2 Principe de fonctionnement d’un orifice en
Le débit-masse pour une buse et un gaz donnés, dépend uni-
r6gime sonique ou critique
quement de la pression et de la température amont; il est indé-
pendant de la pression aval.
Pour une pression amont donnée pl, le débit-masse d’un
organe déprimogène (diaphragme, buse, tuyère, etc. 1 aug-
mente lorsque la pression aval p2 diminue pour tendre vers une 3.4 Domaine de validith
valeur limite. Lorsque le rapport p1/p2 dépasse une valeur de
l’ordre de 2 (point critique), le débit reste constant; il est de La pression et la température ont une incidence complexe sur le
débit d’une buse sonique puisqu’elles interviennent directe-
plus également nécessaire que le rapport dlD, du diamétre de
l’organe déprimogéne au diamètre de la canalisation amont D ment enpl et 1 /fi et indirectement par l’intermédiaire du fac-
reste inférieur à 0,2 pour que les variations de pression dynami- teur y. Cette dernière incidence est d’autant plus marquée que
que puissent être négligées. le comportement du gaz s’éloigne de celui d’un gaz parfait.

---------------------- Page: 3 ----------------------
Ii0 6145/6-1986 (FI
Des exemples de variations relatives de C*, pour un écart de température AT, de 10 K et un écart de pression Ap1 de 8 bar? sont
donnes dans le tableau
Tableau - Variations relatives de C*
= 30 OC, ApI = 8 bar = 5 bar, AT, = 10 K
Tl PI
C* (2 bar) -C* (10 bar) C* (5 bar - 30 OC) -C* (5 bar - 40 OC)
Gaz
C* (2 bar) C* (5 bar -30 OC)
% %
He - 0,02 +1,6
- 0,02 + 1,6
H2
-0,4 +1,6
02
-0,5 +1,8
CH4
-1,7 +1,9
C2H6
- 1,3 + 1.8
CO2
II apparaît donc que, pour la précision recherchée, C* ne peut être considéré comme constant lorsque les conditions amont varient
notablement.
De plus, le coefficient de contraction Cd dépend essentiellement de la géométrie de la buse et, par l’intermédiaire du nombre de
Reynolds, de la nature du gaz.
Ceci impose, en pratique, un étalonnage de la buse dans des conditions proches de son emploi. En effet, la connaissance des varia-
tions théoriques de C*, elles-mêmes calculées à partir des variations de y, est soumise à une certaine imprécision. II s’y ajoute égale-
ment un écart dû au fait que la détente n’est pas totalement isentropique si bien que les prévisions de C* s’avérent très délicates.
3.5 Principe de calcul
Le titre molaire du constituant A, XA, est défini par
qmA
MA
XA =
QrnA + qml3 qmC
- + - + . . .
MA MB MC
où
sont les débits-masse des constituants A, B, C, . . . ;
qmAt qmBt qmct 9.9
sont les masses molaires respectives.
MA, MB, MC, m. l
1) l bar = 105 Pa
2

---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 6145/6-1986 (FI
4 Exemples de réalisation
Un mélangeur de gaz à buses soniques se présente sous la forme d’ensembles de régulateurs de pression à haute stabilité et de buses
soniques débitant dans une chambre de mélange. La figure 1 montre un schéma de montage possible.
b 4
v
Gaz de complément Z
A
a 4
q
4
3
Gaz
A
A
I
Mélange
de gaz
. l
V
1
Gaz
B
A
I
V
Gaz
C
A
t
3
1
1 = Régulateur de pression
2 = Buse sonique
à température régulée
= Chambre de mélange
3
>
Figure 1 - Schéma d’un méla
...

Norme internationale - 6145/6
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDlZATION.ME~YHAPO~HAR OPfAHH3Al&lR Il0 CTAH~APTM3ALWl@ORGANISAilON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Analyse des gaz -
Préparation des mélanges de gaz pour
étalonnage - Méthodes volumétriques dynamiques -
Partie 6 : Orifices avec écoulement sonique
Gas anal@ - Preparation of cahkation gas mixtures - Dynamic volumetric methods - Part 6: Sonic orifices
Premike Adition - 198640-15
L
*
CDU 543.27: 53.069.68 Réf. no : ISO 6146/6-1986 (F)
8
Descripteurs : analyse de gaz, étalonnage, mélange de gaz, échantillon témoin, préparation.
Prix basé sur 6 pages

---------------------- Page: 1 ----------------------
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque
comité membre intéresse par une étude a le droit de faire partie du comité technique
creé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requiérent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 6145/6 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 158, Analyse des gaz.
L’attention des utilisateurs est attirée sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises à révision et que toute référence faite à une autre
Norme internationale dans le présent document implique qu’il s’agit, sauf indication
contraire, de la derniere edition.
0 Organisation internationale de normalisation, 1986 0
Imprimé en Suisse

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 6146/6-1986 (F)
NORME INTERNATIONALE
Analyse des - Préparation des mélanges de gaz pour
gaz
Méthodes volumétriques dynamiques -
étalonnage -
Partie 6 : Orifices avec écoulement sonique
3.3 Expression du debit-masse en régime sonique
1 Objet et domaine d’application
Le débit-masse théorique, qm, d’un gaz se détendant au travers
La présente Norme internationale constitue la partie 6 de
d’un orifice en régime sonique de façon isotropique, peut être
I’ISO 6145, qui traite des diverses méthodes volumétriques
mis sous la forme
dynamiques utilisées pour la préparation des mélanges de gaz
Y+1
pour étalonnage. I
=A&+ \i$(~)y -’
qrn
Elle decrit la methode de préparation, par orifices avec écoule-
ment sonique, des mélanges de gaz pour étalonnage à un ou
plusieurs constituants, avec un titre volumique égal ou supé- où
rieur à 0,l %, dont la répétabilité sur la concentration de cha-
A, est l’aire de la section au col de l’orifice;
cun des constituants est d’environ 0,5 % en valeur relative.
Cd est le coefficient de contraction de la veine gazeuse
(appelé également coefficient de décharge) ;
p1 est la pression absolue en amont;
2 Références
Tt est la température thermodynamique du gaz en amont;
ISO 6142, Analyse des gaz - Préparation des mélanges de gaz
M est la masse molaire du gaz;
pour étalonnage - Méthodes pondérales.
y est le rapport des capacités thermiques massiques c,lcy
I SO 614511, Analyse des gaz - Préparation des mélanges de
du gaz (cp est la capacité thermique massique à pression
gaz pour étalonnage - M&odes volumétriques dynamiques
constante et cy est la capacité thermique massique à
- Partie 1: Mbthodes d’étalonnage.
volume constant) ;
R est la constante molaire des gaz.
Le terme sous le radical est couramment désigné par C*, d’où
3 Principe de la méthode
l’expression simplifiée
3.1 Ghhalith
A&&*.&
. . .
(1)
4m =
fl 1
La méthode consiste à ajouter, dans une chambre de mélange,
des débits-masse constants de gaz obtenus par écoulement
Le produit A, . Cd représente l’aire de la section de la veine
sonique du gaz à pression constante au travers de buses appro-
gazeuse sonique, le coefficient de contraction Cd étant en
priées.
général compris entre 0,6 (orifice circulaire) et 1 (tuyère profi-
Iée).
3.2 Principe de fonctionnement d’un orifice en
Le débit-masse pour une buse et un gaz donnés, dépend uni-
r6gime sonique ou critique
quement de la pression et de la température amont; il est indé-
pendant de la pression aval.
Pour une pression amont donnée pl, le débit-masse d’un
organe déprimogène (diaphragme, buse, tuyère, etc. 1 aug-
mente lorsque la pression aval p2 diminue pour tendre vers une 3.4 Domaine de validith
valeur limite. Lorsque le rapport p1/p2 dépasse une valeur de
l’ordre de 2 (point critique), le débit reste constant; il est de La pression et la température ont une incidence complexe sur le
débit d’une buse sonique puisqu’elles interviennent directe-
plus également nécessaire que le rapport dlD, du diamétre de
l’organe déprimogéne au diamètre de la canalisation amont D ment enpl et 1 /fi et indirectement par l’intermédiaire du fac-
reste inférieur à 0,2 pour que les variations de pression dynami- teur y. Cette dernière incidence est d’autant plus marquée que
que puissent être négligées. le comportement du gaz s’éloigne de celui d’un gaz parfait.

---------------------- Page: 3 ----------------------
Ii0 6145/6-1986 (FI
Des exemples de variations relatives de C*, pour un écart de température AT, de 10 K et un écart de pression Ap1 de 8 bar? sont
donnes dans le tableau
Tableau - Variations relatives de C*
= 30 OC, ApI = 8 bar = 5 bar, AT, = 10 K
Tl PI
C* (2 bar) -C* (10 bar) C* (5 bar - 30 OC) -C* (5 bar - 40 OC)
Gaz
C* (2 bar) C* (5 bar -30 OC)
% %
He - 0,02 +1,6
- 0,02 + 1,6
H2
-0,4 +1,6
02
-0,5 +1,8
CH4
-1,7 +1,9
C2H6
- 1,3 + 1.8
CO2
II apparaît donc que, pour la précision recherchée, C* ne peut être considéré comme constant lorsque les conditions amont varient
notablement.
De plus, le coefficient de contraction Cd dépend essentiellement de la géométrie de la buse et, par l’intermédiaire du nombre de
Reynolds, de la nature du gaz.
Ceci impose, en pratique, un étalonnage de la buse dans des conditions proches de son emploi. En effet, la connaissance des varia-
tions théoriques de C*, elles-mêmes calculées à partir des variations de y, est soumise à une certaine imprécision. II s’y ajoute égale-
ment un écart dû au fait que la détente n’est pas totalement isentropique si bien que les prévisions de C* s’avérent très délicates.
3.5 Principe de calcul
Le titre molaire du constituant A, XA, est défini par
qmA
MA
XA =
QrnA + qml3 qmC
- + - + . . .
MA MB MC
où
sont les débits-masse des constituants A, B, C, . . . ;
qmAt qmBt qmct 9.9
sont les masses molaires respectives.
MA, MB, MC, m. l
1) l bar = 105 Pa
2

---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 6145/6-1986 (FI
4 Exemples de réalisation
Un mélangeur de gaz à buses soniques se présente sous la forme d’ensembles de régulateurs de pression à haute stabilité et de buses
soniques débitant dans une chambre de mélange. La figure 1 montre un schéma de montage possible.
b 4
v
Gaz de complément Z
A
a 4
q
4
3
Gaz
A
A
I
Mélange
de gaz
. l
V
1
Gaz
B
A
I
V
Gaz
C
A
t
3
1
1 = Régulateur de pression
2 = Buse sonique
à température régulée
= Chambre de mélange
3
>
Figure 1 - Schéma d’un méla
...