SIST ISO 2975-3:1997
(Main)Measurement of water flow in closed conduits -- Tracer methods -- Part 3: Constant rate injection method using radioactive tracers
Measurement of water flow in closed conduits -- Tracer methods -- Part 3: Constant rate injection method using radioactive tracers
Tracer methods apply to flow measurement in conduits into which a solution can be injected and those cases where effective mixing of this solution with the water flowing in the conduit can be achieved, this last condition being fundamental. Describes the method of constant injection rate using radioactive tracers.
Mesure de débit de l'eau dans les conduites fermées -- Méthodes par traceurs -- Partie 3: Méthode d'injection à débit constant, utilisant des traceurs radioactifs
Measurement of water flow in closed conduits - Tracer methods - Part III: Constant rate injection method using radioactive tracers
General Information
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL STANDARD
2975/lll
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION l MEXaYHAPOAHAII OPI-AHM3AUMfl l-IO CI’AH~APTM3ALWiM.QRGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Measurement of water flow in closed conduits -
Tracer methods -
Part Ill : Constant rate injection method using radioactive
tracers
Mesure de d&bit de l’eau dans les conduites fermees - IWthodes par traceurs -
Partie /lt : AMhode d’injection 4 d&bit constan t, utilisan t des traceurs radioactifs
First edition - 1976-08-15
UDC 681.121.84 Ref. No. ISO 2975/111-1976 (E)
Descriptors flow measurement, water flow, pipe flow, tracer method, radioactive isotopes, testing conditions, colorimetric analysis,
fluorimetric analysis, conductimetric analysis, error analysis.
Price based on 11 pages
---------------------- Page: 1 ----------------------
REWORD
0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation
national Standards institutes (ISO Member Bodies). The work of developing
International Standards is carried out through ISO Technical Committees. Every
ember Body interested in a subject for which a Technical Committee has been set
up 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.
Draft International Standards adopted by the Technical Committees are circulated
PO the Member Bodies for approval before their acceptance as International
tandards by the ISO Council.
h-rternational Standard ISO 2975/lll was drawn up by Technical Committee
ISO/TC 30, Measurement of fluid flow in closed conduits, and was circulated to
the Member Bodies in April 1975.
lt has been approved by the Member Bodies of the foliowing countries :
Australia
Italy Turkey
Belgium Netherlands
United Kingdom
Czechoslovakia Romania
U.S.S.R.
France Spain
Yugoslavia
Germany Switzerland
The Member Body of the foliowing country expressed disapproval of the document
on technical grounds :
U S.A.
~3 D nternational Organkation for Standardkation, 1976 l
Printed in Switzerland
---------------------- Page: 2 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 2975/lll-1976 (E)
Measurement of water flow in closed conduits -
Tracer methods -
Part Hl : Constant rate injection method using radioactive
tracers
6 INTRODUCTIION
The tracer rate at the injection Point is equal to the rate at
which it Passes the sampiing Point :
This International Standard is the third of a series of
Standards covering tracer methods of water flow measure-
qc, +clc,= K=q)C2
ment in closed conduits. The complete series of Standards
Where Cc is the initial concentration in the stream which
will be as foliows :
is flowing at the rate Q.
- Part I : Genera/.
Hence :
- Part I I : Constant rate injection method using non-
Cl -c2
Q=q
radioac tive tracers.
. 0 . 0)
c2 -Co
- Part I I l : Konstant rate injection method using radio-
Generaily C1 is much greater than C2 which leads to a
ac tive tracers.
simpiification of equation (1) as foliows :
- Part IV : ln tegra tion (sudden injec tion) me thod
Cl
Q=q---
using non -radioae tive tracers.
c2 - Co
- Part V : Integration (sudden injection) method using
When C2 is much greater than Co, the equation tan be
radioac tive tracers.
reduced still further to
- Part VI : Transit time method using non-radioactive
Cl
tracers.
Q=q-
c2
- Part VII : Transit time me thod using radioac tive
Flow rate Q tan thus be determined by comparing the
tracers.
concentration of the injected Solution with the concen-
tration of samples removed from the conduit.
1 SCOPE AND FIELD Oß APPLICATION
This International Standard specifies the constant rate
3 REQUIRED CONDITIONS
injection method using radioactive tracers for the measure-
ment of water fiow rate in closed conduits.
3.1 Tracer
For the constant rate injection method the tracer shail meet
2 PRINCIPLE
the general requirements defined in 5.1 of part 1. A list of
generally used tracers is given in 5.1.2 of part l and their
Flow rate measurement by a constant rate injection method
advantages with respect to non-radioactive tracers are stated
is based on a comparison between the concentration C, of
in 5.2.1 .l and 5.2J.2.
a tracer continuously introduced with a known volume
rate of flow g, and the concentration of samples C2 taken
at some place beyond the distancel 1. The mixing distance
3.2 Duration of injection
is defined as the shortest distance at which the Variation in
concentration of the tracer over the Cross-section is less The duration of injection shail be such that stable concen-
than some pre-determined value (for example 0,5 % ). (See tration conditions are established at all Points of the
clause 6 of part I .) measuring Cross-section over a sufficient period of time.
1) Another method tan be contemplated which would not involve sampling.
---------------------- Page: 3 ----------------------
2975/111-1976 (E)
l
QUonstant concentration shall be obtained for a period sf at
In the case of central injection, straight measuring length
least several minutes.
= AB may be estimated from the
and turbulent flow, t2
relationship
l2e termina tion
o f the in jec tion dura tion
6 DX
=-
f2
A suitable duration of injection may be determined by a
u Ir- 2
preliminary investigation involving the instantaneous
where
injection of a dye such as fluorescein or a radioactive
tracer. Curves 1 and 2 of figure 1 may be plotted for a
U is the mean velocity of the flow;
given flow rate from the Observation of the moment when
X is the distance to the injection Point;
the tracer (dye or activity) appears and disappears in each
cross-section.
D is the conduit diameter.
1-F it is required to achieve steady conditions for a period of The fraction of maximum concentration remaining after
time At in a selected measuring Cross-section S, it is time t2 as given by this formula is 0,3 %.
sufficient to add this period of time At to the time tl
It is possible, when no preliminary injection is made, to
corresponding to the disappearance of the tracer at this
check the appearance of the concentration level, and
point (i.e. on curve 2) and to plot through the resulting
therefore the minimum injection time, by continuously
point C a curve 1’ similar to curve 1 characteristic of the
sampling the flow and measuring its count rate, with the
appearance of the dye (or activity). The Ordinate at the
apparatus used for the measurement. This procedure
origin sf this curve gives the duration of the injection to
enables the concentration Variation to be determined as a
obtain a concentration level of duration At at cross-
function of time.
section S.
In practice, to obtain a concentration level of duration At
4 CHOKE OF MEASLJRING LENGTH
at Cross-section S, a calculation is made of the minimum
required period of injection by adding to the value of At
4.1 Mixing distance
the time t2 = AB taken by the instantaneously injected
This is defined in 6.1 of part l and may be calculated
tracer to pass through S.
theoretically according to 6.2.1 of part i. Figure 3 of part I
The time interval tl between the beginning sf the injection indicates the measured Variation of the actual mixing
and the establishment of stable conditions tan be read from
distance according to the required accuracy in the case of
curve 2 (Ordinate of Point B) and is directly obtained by
central injection and in the case of three other injection
measuring the time interval between the instantaneous methods. Methods for reducing the mixing distance are
injection and the tracer disappearance in Cross-section S.
described in 6.3 of part 1.
Time
Time
I
Mixing
distance
c
0
.-
+
\FJ
5
T3
0
<-
,: 2
.E +
5M
E a Concentration
‘r II
5 =,
FIGURE 1 - Qeterrnination of the duration of injection
2
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 2975/lll-1976 (E)
4.2 Experimental checking
case of an injection of long duration, Provision shall be
made as required to avoid a Variation in time of the solution
It is seldom possible in conduits to check experimentally,
concentration (for example by evaporation under the
in a large number of Cross-sections, the homogeneity of
influence of the ambient temperature).
the mixture and the duration of the tracer passage resulting
from an instantaneous injection.
To minimize possible adsorption effects with the
radioactive tracer it is advisable to add to this solution a
In practice, therefore, the experimentation consists of
carrier constituted by a certain amount of non-radioactive
injection in the
a) deter m ining the mini mum period of
substance identical to that containing the radioactive tracer.
length Chosen preliminar ‘y test (see 3.2) ;
me lasurin
Cl bv a
b) checking, where possible, at the time of the measure-
5.3 lnjection of the concentrated solution
ment, that the mixture is homogeneous by taking
samples from at least two Points of the measuring cross-
The concentrated Solution shall be injected into the conduit
section. In the case of high accuracy measurements (for
at a constant rate and for a sufficient duration to ensure a
example 0,2 %), it is necessary to check the homogen-
satisfactory period of constant concentration at the
eity of the mixture, Prior to the measurement itself,
measuring Cross-section.
when a doubt exists on the quality of this mixture;
The injection may be made by means of a positive
c) studying, whenever possible by taking samples from
lt shall be possible to check the
displacement pump.
another Cross-section further downstream, whether there
following :
are any systematic differentes between the mean
-
concentrations at the two measuring Cross-sections. In
that the injection System is always free from leaks;
particular, this method permits verification that the
-
that the injection rate is constant over the whole
injected tracer is not absorbed in the measuring length
injection duration.
either by entrained products in the liquid or by the
conduit walls.1 )
5.4 Measurement of injection rate
4.3 Losses and additisns
The measurement of injection rate shall be based on the
The Bosses and additions of the same liquid as that in the
measurement 0% the basis quantities sf mass, length, time,,
measuring length do not affect results provided certain
directly involved in the definition of the quantity of flow.
conditions are met as described in 6.5.1 of part 1.
The injection System shall be calibrated before and after
the tests. The mean value of injection rate shall be used in
5 PROCEBURE the calculation of flow rate provided that the two
calibrations do not differ by more than a value consistent
with the Overall required accuracy of flow measure-
5.% Handling of radio-isotopes
ment (for example 1 %).
tion, ha ndling)
The use of radio-isotopes (storage, transporta
I comply with any existing statutory regu lations.
shal
When the injection is carried out by means of a positive
displacement pump driven by a synchronous motor, which
5.2 Preparation of the concentrated Solution is the normal method, the checking of flow rate consists in
fact in the measurement of the frequency of the electrical
it is essential for the injected Solution to be homogeneous.
SUPPlY l
Homogeneity of the Solution tan be obtained by vigorous
mixing, by means of a mechanical stirrer or a closed-circuit
pump. lt is advisable to prepare the injection Solution in a
5.5 Sampling
separate Container from the supply container with water
filtered using an appropriate procedure. However, Cf mixing
is carried out in the supply Container, the latter shall have
5.5 e 1 Samples
sufficient capacity sc that it is not necessary to add liquid
or tracer during the injection. The Solution shall be taken at
Samples shall be taken :
a certain level above the bottom of the container-, and every
-
precaution shall be taken so that undissolved particles sf from the conduit, to verify th at the background
the tracer are not carried in the solution injected. In the of tracer in the flow System
con centration is constant;
1) See51 of part 1.
---------------------- Page: 5 ----------------------
2975/lll-1976 (E)
- from the conduit, to determine the tracer concen- As ratio C, /C, may for example have a value between 104
tration in the measuring Cross-section, to check that the and 106 it is necessary to dilute the injected Solution
tracer concentration is homogeneous in the sampling Sample to compare neighbouring concentration samples,
cross-section and to check the concentration level situated in the linear operating range of the detection unit.
(see 4.2);
ff D is the dilution factor defined by the ratio of
from the injected solution, to check the homogen-
the concentration C1 to the concentration of tracer in the
eit e tracer concentration (see 5.2);
y of th diluted Solution, the dilution ratio of the injected Solution
Nl
- from the injection Solution, to compare the concen-
in the water flowing in the conduit CI/C2 is given by D-
tration of tracer in the injected Solution with the
N2
where NI and N2 are the mean count rates from the diluted
concentration of tracer in the samples taken from the
solutions and samples respectively.
conduit.
% n practice, samples shall be taken under the. following
The flow rate tan then be determined from :
conditions :
NI
-
two or three samples of the liquid flowing in
Q=qD-
N2
the conduit upstream from the injection section . . .
(3)
during injection or, when variations of the background
concentration along the meaning length are suspected, in
e injection flow ra te being very small in comparison
0-h
the sampling Cross-section before and after the passage
with the flow r te to be measured.)
of the solution;
Due to the half-life of the isotope, the count rates N, and
-
three to five samples of the injected Solution at the
N, vary with time according to an exponential law.
outlet of the injection equipment immediately before
However, this decay does not affect the ratio NJN,.
and after the injection period;
lf N, and N2 are measured at different times, corrections
--
at least five samples of the diluted Solution in the
for the decay must be made.
conduit, if possible from at least two Points in the
measuring Cross-section (at least three at the same
In practice the count rates NI and N2 are not obtained
Point), distributed in time during the passage of the
directly; a background count rate is obtained from the
solution.
natura1 radioacitivity in the water from the conduit, from
cosmic radiation and from electrical “noise” in the
S.5.2 Smpling equipmen t
detection System.
Smpling shall be carried out during the period of constant
This backgound count rate (no) tan be measured directly
concentration, the beginning of which may be determined
from samples of water taken from the conduit preferably
by continuously measuring the count rate of the water in
upstream of the injection section during the test or
the conduit.
possibly before the tests.
lf the measurement of count rates from the diluted sol-
5.6 Diluted solutions
utions and the samples containing the tracer results in
count rates nl and n2.
The concentration of the injected Solution cannot be
measured directly and it is necessary to reduce it approxi-
We have
mately to that of the samples taken from the conduit.
To this effect a Sample of the concentrated injection N, =nl -no
solution is diluted by gravimetric methods (precision
N, =n2-no
balances) or volumetric methods (flasks, calibrated pipettes
or micro-burettes) with water taken from the conduit
and equation (3) now becomes :
upstream from the injection section or before the tests.
From the product of the measured count rates and dilution
factors, it is possible to estimate the magnitude of any
. . . (4)
random errors in the dilution and measurement procedures.
This method of calculation assumes that the conduit water
6 METHODS OF ANALYSIS AND COMPUTATION
taken upstream from the injection Point is used to
constitute the injection Solution and its dilution for the
6.1 Determination of flow rate
If water from another Source is used, the
determination NI.
corresponding background noise n, shall be determined as
T-he dilution ratio of the injected Solution in the water
indicated above, and equation (4) becomes :
flowing in the conduit is determined by measuring the
count rates from the diluted solutions and the samples
f-JzzqD”1 -ne
under the same conditions of detector geometry and with
n2 -“o . . .
(5)
the same count rate measurement equipment.
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 2975/111-1976 (E)
If the dilution factor (D) is obtained gravimetrically, a
Thermal equilibrium of the detector shall be attained
correction is required for the density differentes of the
before commencement of the measurements and account
conduit water, the injected Solution and the samples.
must be taken of any electronie dead time sf the
equipment.
If the di
lution of an al iquot Sample of the original sol-
ution is carried out wi
th wa ter at temperature ti, the T
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 2975-3:1997
01-september-1997
Measurement of water flow in closed conduits - Tracer methods - Part III: Constant
rate injection method using radioactive tracers
Measurement of water flow in closed conduits -- Tracer methods -- Part 3: Constant rate
injection method using radioactive tracers
Mesure de débit de l'eau dans les conduites fermées -- Méthodes par traceurs -- Partie
3: Méthode d'injection à débit constant, utilisant des traceurs radioactifs
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 2975-3:1976
ICS:
17.120.10 Pretok v zaprtih vodih Flow in closed conduits
SIST ISO 2975-3:1997 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
---------------------- Page: 1 ----------------------
SIST ISO 2975-3:1997
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2975/lll
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Measurement of water flow in closed conduits -
Tracer methods -
Part Ill : Constant rate injection method using radioactive
tracers
Mesure de d&bit de l’eau dans les conduites fermees - IWthodes par traceurs -
Partie /lt : AMhode d’injection 4 d&bit constan t, utilisan t des traceurs radioactifs
First edition - 1976-08-15
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fluorimetric analysis, conductimetric analysis, error analysis.
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0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation
national Standards institutes (ISO Member Bodies). The work of developing
International Standards is carried out through ISO Technical Committees. Every
ember Body interested in a subject for which a Technical Committee has been set
up 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.
Draft International Standards adopted by the Technical Committees are circulated
PO the Member Bodies for approval before their acceptance as International
tandards by the ISO Council.
h-rternational Standard ISO 2975/lll was drawn up by Technical Committee
ISO/TC 30, Measurement of fluid flow in closed conduits, and was circulated to
the Member Bodies in April 1975.
lt has been approved by the Member Bodies of the foliowing countries :
Australia
Italy Turkey
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United Kingdom
Czechoslovakia Romania
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France Spain
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Germany Switzerland
The Member Body of the foliowing country expressed disapproval of the document
on technical grounds :
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Measurement of water flow in closed conduits -
Tracer methods -
Part Hl : Constant rate injection method using radioactive
tracers
6 INTRODUCTIION
The tracer rate at the injection Point is equal to the rate at
which it Passes the sampiing Point :
This International Standard is the third of a series of
Standards covering tracer methods of water flow measure-
qc, +clc,= K=q)C2
ment in closed conduits. The complete series of Standards
Where Cc is the initial concentration in the stream which
will be as foliows :
is flowing at the rate Q.
- Part I : Genera/.
Hence :
- Part I I : Constant rate injection method using non-
Cl -c2
Q=q
radioac tive tracers.
. 0 . 0)
c2 -Co
- Part I I l : Konstant rate injection method using radio-
Generaily C1 is much greater than C2 which leads to a
ac tive tracers.
simpiification of equation (1) as foliows :
- Part IV : ln tegra tion (sudden injec tion) me thod
Cl
Q=q---
using non -radioae tive tracers.
c2 - Co
- Part V : Integration (sudden injection) method using
When C2 is much greater than Co, the equation tan be
radioac tive tracers.
reduced still further to
- Part VI : Transit time method using non-radioactive
Cl
tracers.
Q=q-
c2
- Part VII : Transit time me thod using radioac tive
Flow rate Q tan thus be determined by comparing the
tracers.
concentration of the injected Solution with the concen-
tration of samples removed from the conduit.
1 SCOPE AND FIELD Oß APPLICATION
This International Standard specifies the constant rate
3 REQUIRED CONDITIONS
injection method using radioactive tracers for the measure-
ment of water fiow rate in closed conduits.
3.1 Tracer
For the constant rate injection method the tracer shail meet
2 PRINCIPLE
the general requirements defined in 5.1 of part 1. A list of
generally used tracers is given in 5.1.2 of part l and their
Flow rate measurement by a constant rate injection method
advantages with respect to non-radioactive tracers are stated
is based on a comparison between the concentration C, of
in 5.2.1 .l and 5.2J.2.
a tracer continuously introduced with a known volume
rate of flow g, and the concentration of samples C2 taken
at some place beyond the distancel 1. The mixing distance
3.2 Duration of injection
is defined as the shortest distance at which the Variation in
concentration of the tracer over the Cross-section is less The duration of injection shail be such that stable concen-
than some pre-determined value (for example 0,5 % ). (See tration conditions are established at all Points of the
clause 6 of part I .) measuring Cross-section over a sufficient period of time.
1) Another method tan be contemplated which would not involve sampling.
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l
QUonstant concentration shall be obtained for a period sf at
In the case of central injection, straight measuring length
least several minutes.
= AB may be estimated from the
and turbulent flow, t2
relationship
l2e termina tion
o f the in jec tion dura tion
6 DX
=-
f2
A suitable duration of injection may be determined by a
u Ir- 2
preliminary investigation involving the instantaneous
where
injection of a dye such as fluorescein or a radioactive
tracer. Curves 1 and 2 of figure 1 may be plotted for a
U is the mean velocity of the flow;
given flow rate from the Observation of the moment when
X is the distance to the injection Point;
the tracer (dye or activity) appears and disappears in each
cross-section.
D is the conduit diameter.
1-F it is required to achieve steady conditions for a period of The fraction of maximum concentration remaining after
time At in a selected measuring Cross-section S, it is time t2 as given by this formula is 0,3 %.
sufficient to add this period of time At to the time tl
It is possible, when no preliminary injection is made, to
corresponding to the disappearance of the tracer at this
check the appearance of the concentration level, and
point (i.e. on curve 2) and to plot through the resulting
therefore the minimum injection time, by continuously
point C a curve 1’ similar to curve 1 characteristic of the
sampling the flow and measuring its count rate, with the
appearance of the dye (or activity). The Ordinate at the
apparatus used for the measurement. This procedure
origin sf this curve gives the duration of the injection to
enables the concentration Variation to be determined as a
obtain a concentration level of duration At at cross-
function of time.
section S.
In practice, to obtain a concentration level of duration At
4 CHOKE OF MEASLJRING LENGTH
at Cross-section S, a calculation is made of the minimum
required period of injection by adding to the value of At
4.1 Mixing distance
the time t2 = AB taken by the instantaneously injected
This is defined in 6.1 of part l and may be calculated
tracer to pass through S.
theoretically according to 6.2.1 of part i. Figure 3 of part I
The time interval tl between the beginning sf the injection indicates the measured Variation of the actual mixing
and the establishment of stable conditions tan be read from
distance according to the required accuracy in the case of
curve 2 (Ordinate of Point B) and is directly obtained by
central injection and in the case of three other injection
measuring the time interval between the instantaneous methods. Methods for reducing the mixing distance are
injection and the tracer disappearance in Cross-section S.
described in 6.3 of part 1.
Time
Time
I
Mixing
distance
c
0
.-
+
\FJ
5
T3
0
<-
,: 2
.E +
5M
E a Concentration
‘r II
5 =,
FIGURE 1 - Qeterrnination of the duration of injection
2
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SIST ISO 2975-3:1997
ISO 2975/lll-1976 (E)
4.2 Experimental checking
case of an injection of long duration, Provision shall be
made as required to avoid a Variation in time of the solution
It is seldom possible in conduits to check experimentally,
concentration (for example by evaporation under the
in a large number of Cross-sections, the homogeneity of
influence of the ambient temperature).
the mixture and the duration of the tracer passage resulting
from an instantaneous injection.
To minimize possible adsorption effects with the
radioactive tracer it is advisable to add to this solution a
In practice, therefore, the experimentation consists of
carrier constituted by a certain amount of non-radioactive
injection in the
a) deter m ining the mini mum period of
substance identical to that containing the radioactive tracer.
length Chosen preliminar ‘y test (see 3.2) ;
me lasurin
Cl bv a
b) checking, where possible, at the time of the measure-
5.3 lnjection of the concentrated solution
ment, that the mixture is homogeneous by taking
samples from at least two Points of the measuring cross-
The concentrated Solution shall be injected into the conduit
section. In the case of high accuracy measurements (for
at a constant rate and for a sufficient duration to ensure a
example 0,2 %), it is necessary to check the homogen-
satisfactory period of constant concentration at the
eity of the mixture, Prior to the measurement itself,
measuring Cross-section.
when a doubt exists on the quality of this mixture;
The injection may be made by means of a positive
c) studying, whenever possible by taking samples from
lt shall be possible to check the
displacement pump.
another Cross-section further downstream, whether there
following :
are any systematic differentes between the mean
-
concentrations at the two measuring Cross-sections. In
that the injection System is always free from leaks;
particular, this method permits verification that the
-
that the injection rate is constant over the whole
injected tracer is not absorbed in the measuring length
injection duration.
either by entrained products in the liquid or by the
conduit walls.1 )
5.4 Measurement of injection rate
4.3 Losses and additisns
The measurement of injection rate shall be based on the
The Bosses and additions of the same liquid as that in the
measurement 0% the basis quantities sf mass, length, time,,
measuring length do not affect results provided certain
directly involved in the definition of the quantity of flow.
conditions are met as described in 6.5.1 of part 1.
The injection System shall be calibrated before and after
the tests. The mean value of injection rate shall be used in
5 PROCEBURE the calculation of flow rate provided that the two
calibrations do not differ by more than a value consistent
with the Overall required accuracy of flow measure-
5.% Handling of radio-isotopes
ment (for example 1 %).
tion, ha ndling)
The use of radio-isotopes (storage, transporta
I comply with any existing statutory regu lations.
shal
When the injection is carried out by means of a positive
displacement pump driven by a synchronous motor, which
5.2 Preparation of the concentrated Solution is the normal method, the checking of flow rate consists in
fact in the measurement of the frequency of the electrical
it is essential for the injected Solution to be homogeneous.
SUPPlY l
Homogeneity of the Solution tan be obtained by vigorous
mixing, by means of a mechanical stirrer or a closed-circuit
pump. lt is advisable to prepare the injection Solution in a
5.5 Sampling
separate Container from the supply container with water
filtered using an appropriate procedure. However, Cf mixing
is carried out in the supply Container, the latter shall have
5.5 e 1 Samples
sufficient capacity sc that it is not necessary to add liquid
or tracer during the injection. The Solution shall be taken at
Samples shall be taken :
a certain level above the bottom of the container-, and every
-
precaution shall be taken so that undissolved particles sf from the conduit, to verify th at the background
the tracer are not carried in the solution injected. In the of tracer in the flow System
con centration is constant;
1) See51 of part 1.
---------------------- Page: 7 ----------------------
SIST ISO 2975-3:1997
2975/lll-1976 (E)
- from the conduit, to determine the tracer concen- As ratio C, /C, may for example have a value between 104
tration in the measuring Cross-section, to check that the and 106 it is necessary to dilute the injected Solution
tracer concentration is homogeneous in the sampling Sample to compare neighbouring concentration samples,
cross-section and to check the concentration level situated in the linear operating range of the detection unit.
(see 4.2);
ff D is the dilution factor defined by the ratio of
from the injected solution, to check the homogen-
the concentration C1 to the concentration of tracer in the
eit e tracer concentration (see 5.2);
y of th diluted Solution, the dilution ratio of the injected Solution
Nl
- from the injection Solution, to compare the concen-
in the water flowing in the conduit CI/C2 is given by D-
tration of tracer in the injected Solution with the
N2
where NI and N2 are the mean count rates from the diluted
concentration of tracer in the samples taken from the
solutions and samples respectively.
conduit.
% n practice, samples shall be taken under the. following
The flow rate tan then be determined from :
conditions :
NI
-
two or three samples of the liquid flowing in
Q=qD-
N2
the conduit upstream from the injection section . . .
(3)
during injection or, when variations of the background
concentration along the meaning length are suspected, in
e injection flow ra te being very small in comparison
0-h
the sampling Cross-section before and after the passage
with the flow r te to be measured.)
of the solution;
Due to the half-life of the isotope, the count rates N, and
-
three to five samples of the injected Solution at the
N, vary with time according to an exponential law.
outlet of the injection equipment immediately before
However, this decay does not affect the ratio NJN,.
and after the injection period;
lf N, and N2 are measured at different times, corrections
--
at least five samples of the diluted Solution in the
for the decay must be made.
conduit, if possible from at least two Points in the
measuring Cross-section (at least three at the same
In practice the count rates NI and N2 are not obtained
Point), distributed in time during the passage of the
directly; a background count rate is obtained from the
solution.
natura1 radioacitivity in the water from the conduit, from
cosmic radiation and from electrical “noise” in the
S.5.2 Smpling equipmen t
detection System.
Smpling shall be carried out during the period of constant
This backgound count rate (no) tan be measured directly
concentration, the beginning of which may be determined
from samples of water taken from the conduit preferably
by continuously measuring the count rate of the water in
upstream of the injection section during the test or
the conduit.
possibly before the tests.
lf the measurement of count rates from the diluted sol-
5.6 Diluted solutions
utions and the samples containing the tracer results in
count rates nl and n2.
The concentration of the injected Solution cannot be
measured directly and it is necessary to reduce it approxi-
We have
mately to that of the samples taken from the conduit.
To this effect a Sample of the concentrated injection N, =nl -no
solution is diluted by gravimetric methods (precision
N, =n2-no
balances) or volumetric methods (flasks, calibrated pipettes
or micro-burettes) with water taken from the conduit
and equation (3) now becomes :
upstream from the injection section or before the tests.
From the product of the measured count rates and dilution
factors, it is possible to estimate the magnitude of any
. . . (4)
random errors in the dilution and measurement procedures.
This method of calculation assumes that the conduit water
6 METHODS OF ANALYSIS AND COMPUTATION
taken upstream from the injection Point is used to
constitute the injection Solution and its dilution for the
6.1 Determination of flow rate
If water from another Source is used, the
determination NI.
corresponding background noise n, shall be determined as
T-he dilution ratio of the injected Solution in the water
indicated above, and equation (4) becomes :
flowing in the conduit is determined by measuring the
count rates from the diluted solutions and the samples
f-JzzqD”1 -ne
under the same conditions of detector geometry and with
n2 -“o . . .
(5)
the same count rate meas
...
NORME INTERNATIONALE
29751111
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION l MF.-X,IYIiAPWlHAII OPT’AHH3ALlMR 110 CTAHJIAPTll3AUMW O~RGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALlSATlON
Mesure de débit de l’eau dans les conduites fermées -
Méthodes par traceurs -
Partie Ill : Méthode d’injection à débit constant, utilisant des
traceurs radioactifs
Measurement of water flow in closed conduits - Tracer methods -
Part I/l : Constant rate injection method using radioactive tracers
Première édition - 1976-08-15
c
-
CDU 681.121.84 Réf. no : ISO 2975/111-1976 (F)
Descripteurs : mesurage de débit, écoulement en conduite fermée, écoulement d’eau, méthode par traceur, isotope radioactif, conditions
d’essai, méthode calorimétrique, méthode fluorimétrique, méthode conductimétrique, calcul d’erreur.
h
Prix basé sur 11 pages
---------------------- Page: 1 ----------------------
AVANT-PROPOS
L’ISO (Organisation Internationale de Normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (Comités Membres 60). L’élaboration des
Normes Internationales est confiée aux Comités Techniques ISO. Chaque Comité
Membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du Comité Technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO, participent également aux travaux.
Les Projets de Normes Internationales adoptés par les Comités Techniques sont
soumis aux Comités Membres pour approbation, avant leur acceptation comme
Normes Internationales par le Conseil de I’ISO.
La Norme Internationale ISO 2975hll a été établie par le Comité Technique
ISO/TC 30, Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées, et a été soumise
aux Comités Membres en avril 1975.
Elle a été approuvée par les Comités Membres des pays suivants :
4talie
Allemagne Tchécoslovaquie
Australie Pays-Bas Turquie
Belgique Roumanie U.R.S.S.
Espagne Royaume-Uni Yougoslavie
France Suisse
Le Comité Membre du pays suivant a désapprouvé le document pour des raisons
techniques :
U.S.A.
0 Organisation Internationale de Normalisation, 1976 l
Imprimé en Suisse
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NORME INTERNATIONALE ls0 2975/lll-1976 (F)
Mesure de débit de l’eau dans les conduites fermées -
Méthodes par traceurs -
Partie Ill : Méthode d’injection à débit constant, utilisant des
traceurs radioactifs
0 INTRODUCTION
Le débit du traceur au point d’injection est égal à celui qui
traverse le point d’échantillonnage :
La présente Norme Internationale est la troisième d’une
série de normes traitant de la mesure de débit de l’eau dans
q C, + Q CO = (Q + q) C2
les conduites fermées utilisant les méthodes par traceurs.
où Co est la concentration initiale dans le courant de
La série complète des normes sera la suivante :
débit Q
- Partie I : Générahtés.
d’où
- Partie II : Méthode d’injection à débit constant,
Cl - c2
Q=q-
utilisant des traceurs non radioactifs.
c2 L CO
l . .
(1)
- Partie Ill : Méthode d’injection à débit constant,
En général, CI est beaucoup plus grand que C2, ce qui
utilisant des traceurs radioac?ifs.
conduit à simplifier l’équation (1) comme suit :
- Partie IV : Méthode d’intégration (injection instan-
Cl
tanée), utilisant des traceurs non radioactifs.
Q=q-
c2 - CO
(injection ins tan-
- Partie V : Méthode d *in tégra tion
Lorsque C2 est par ailleurs beaucoup plus grand que CO, on
tanée), utilisant des traceurs radioactifs.
peut encore réduire cette équation, qui devient alors :
- Partie VI : Méthode des temps de transit, utilisant
des traceurs non radioactifs.
- Partie VII : Méthode des temps de transit, utilisant
des traceurs radioactifs. Le débit Q peut donc être déterminé par comparaison entre
la concentration de la solution injectée et celle des échan-
tillons prélevés dans la conduite.
1 OBJET ET DOMAINE D’APPLICATION
La présente Norme Internationale spécifie la méthode
d’injection à débit constant, utilisant des traceurs radio- 3 CONDITIONS REQUISES
actifs, pour la mesure de débit de l’eau dans les conduites
fermées.
3.1 Traceur
Pour l’utilisation de la méthode d’injection à débit cons-
2 PRINCIPE
tant, le traceur doit satisfaire aux conditions générales
définies dans le paragraphe 5.1 de la partie 1. Une liste de
La mesure du débit par la méthode d’injection à débit
traceurs généralement utilisés est donnée au paragraphe
constant se fonde sur une comparaison entre la concen-
5.1.2 de la partie 1; leurs avantages par rapport aux traceurs
tration CI d’un traceur, introduit en continu avec un
non radioactifs sont indiqués aux paragraphes 5.2.1 .l et
débit-volume connu 9 et la concentration des échantillons
5.2.1.2 de la partie 1.
C2 prélevés en un endroit déterminé situé au-delà de la
distance de bon mélange1 1. Cette distance de bon mélange
3.2 Durée de l’injection
se définit comme la distance minimale au niveau de laquelle
la variation en concentration du traceur sur la section est La durée de l’injection doit être telle qu’un régime perma-
inférieure à une valeur donnée, déterminée à l’avance (par nent de concentration s’établisse en tous les points de la
exemple : 0,5 % ). (Voir chapitre 6 de la partie 1.) section de mesure pour une durée suffisante.
1) On peut envisager une autre méthode ne faisant pas intervenir de prélèvements.
1
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ISO 2975/111-1976 (F)
On doit obtenir un palier de concentration d’au moins Dans le cas d’une injection centrale, d’un tronçon de
quelques minutes. mesure rectiligne et d’un écoulement turbulent, le temps
= A B peut être évalué selon la relation :
t2
Détermination de la durée d’injection
6,/0x
=- -
Une durée d’injection convenable peut être déterminée par
t2
UV 2
une injection préalable instantanée d’un traceur, colorant
tel que la fluorescéine ou radioactif. Pour un débit donné,
où
l’observation du moment où apparaît et où disparaît le
U est la vitesse moyenne de l’écoulement;
traceur (coloration ou activité) dans chaque section
permet de tracer les courbes l et 2 de la figure 1.
X est la distance au point d’injection;
Si l’on désire obtenir dans une section S de mesure choisie
D est le diamètre de la conduite.
un régime permanent de durée At, il suffit d’ajouter la
durée At au temps tl correspondant à la disparition du
La fraction de la concentration maximale restant après le
traceur en ce point (sur la courbe 2) et de tracer par le
temps t2 donné par cette formule est 0,3 %.
point C obtenu, une courbe 1’ semblable à la courbe 1
II est possible, si l’on ne fait pas d’injection préalable, de
d’apparition de la coloration (ou activité). L’ordonnée à
contrôler l’apparition du palier de concentration et donc la
l’origine de cette courbe donne la durée que doit avoir
durée minimale d’injection en échantillonnant en continu et
l’injection pour obtenir un palier de concentration de durée
en enregistrant le taux de comptage avec le même appareil-
At à la section S.
lage que celui pour la mesure. Cette méthode permet de
En pratique, pour obtenir un palier de durée At à la section
suivre la variation de la concentration,dans le temps.
S, on calcule la durée d’injection minimale nécessaire en
ajoutant à cette valeur At le temps t2 = A B mis par un
4 CHOIX DU TRONCON DE MESURE
traceur injecté de façon instantanée pour passer en S.
L’intervalle de temps tl qui sépare le début de l’injection et
4.1 Longueur de bon mélange
le début du régime permanent se lit sur la courbe 2 (ordon-
La longueur de bon mélange est définie dans le paragraphe
née du point B) et est’obtenu directement par mesure du
temps écoulé entre l’injection instantanée et la disparition 6.1 de la partie I et elle peut être calculée théoriquement
du traceur dans la section S. suivant le paragraphe 6.2.1 de la partie 1. La figure 3 de
Temps
Temps
4
Longueur de
bon i
s
.-
x
l -
E
.-
0
Q) b
%fl
.c +
l E m
4
Concentration Concentration
3! 11
t5Q
L
Distance Distance à à la la section section d’injection d’injection
FIGURE FIGURE 1 1 - - Détermination Détermination de de la la durée durée d’injection d’injection
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 2975/111-1976 (F)
cette partie indique la variation mesurée de la distance
pas à ajouter de liquide ou de traceur pendant l’injection.
réelle de bon mélange en fonction de la précision recher-
La solution doit être prélevée à un certain niveau au-dessus
chée dans le cas d’une injection centrale et dans le cas de
du fond du réservoir et l’on prendra toutes précautions
trois autres méthodes d’injection. Des méthodes de réduc-
pour que des particules non dissoutes du traceur ne soient
tion de la longueur de bon mélange sont décrites au para-
pas entraînées avec la solution injectée. Dans le cas d’une
graphe 6.3 de la partie 1.
injection de longue durée, il y aura lieu de prendre toutes
précautions nécessaires pour éviter toute variation dans le
4.2 Vérifications expérimentales
temps de la concentration de la solution (par évaporation
sous l’effet de la température ambiante, par exemple).
II est rarement possible dans les conduites de vérifier expé-
rimentalement, en un grand nombre de sections, I’homogé-
Pour minimiser les effets éventuels d’adsorption du traceur
néité du mélange et la durée de passage du traceur, résultant
radioactif, on a intérêt à ajouter à cette solution un
d’une injection instantanée.
entraîneur constitué par une certaine quantité de substance
non radioactive identique à celle qui contient le traceur
En pratique, donc, l’expérimentation doit consister :
radioactif.
a) à déterminer par un essai préalable dans le troncon
de mesure choisi, la durée minimale de l’injection
5.3 Injection de la solution concentrée
(voir 3.2);
Le traceur doit être injecté à débit constant dans la
b) à vérifier, si possible, lors de la mesure, que le mé-
conduite pendant le temps nécessaire pour obtenir un palier
lange est homogène, en prenant des échantillons en au
de concentration de durée suffisante à la section de mesure.
moins deux points de la section de mesure. Dans le cas
de mesures de haute précision (par exemple 0,2 %), il
Cette injection peut se faire au moyen d’une pompe volu-
est nécessaire de vérifier l’homogénéité du mélange avant
métrique. II doit être possible de vérifier les points
la mesure proprement dite lorsqu’il existe un doute sur
suivants :
la qualité de ce mélange;
-
étanchéité permanente du circuit d’injection,
c) à étudier chaque fois que cela est possible, en préle-
-
stabilité du débit d’injection pendant toute !a
vant des échantillons dans une autre section située plus à
période d’injection.
l’aval, s’il y a des différences systématiques entre les
concentrations moyennes aux deux sections de
mesure. Cette méthode vérifie notamment que le traceur
5.4 Mesure du débit d’injection
injecté n’est pas absorbé dans le troncon de mesure ni
La mesure du débit d’injection doit être basée sur la mesure
par des produits en suspension dans le liquide ni par les
de grandeurs fondamentales de masse, longueur, temps,
parois de la conduite9
entrant directement dans la définition de la grandeur débit.
4.3 Pertes et apports
Le dispositif de mesure du débit d’injection doit être
étalonné avant et après les essais. La valeur moyenne des
Les apports et pertes de liquide de même nature que le
débits d’injection sert au calcul du débit, à condition que
liquide du troncon de mesure n’affectent pas les résultats,
,
les deux lectures obtenues ne diffèrent pas de plus d’une
à certaines conditions près définies au paragraphe 6.5.1 de
quantité cohérente avec la précision globale requise sur la
la partie 1.
mesure du débit (par exemple 1 %).
5 MODE OPÉRATOIRE Lorsque l’injection est réalisée avec une pompe volumé-
trique entraînée par un moteur synchrone, ce qui est d’un
5.1 Mise en œuvre des radio-éléments
usage courant, le contrôle du débit est ramené à une mesure
de la fréquence du réseau d’alimentation auquel il est
La manipulation des radio-éléments (stockage, transport,
connecté.
mise en œuvre) doit s’effectuer conformément à la Iégis-
lation en vigueur.
5.5 Prélèvements
5.2 Préparation de la solution concentrée
II est essentiel que la solution injectée soit homogène. Cette
5.5.1 Échantillons
homogénéité peut s’obtenir par un brassage énergique au
moyen d’un agitateur mécanique ou d’une pompe en circuit
Des échantillons doivent être prélevés :
fermé. II est recommandé de préparer la solution d’injection
dans un réservoir distinct du réservoir d’alimentation avec
- dans la conduite, pour vérifier pendant la mesure que
une eau filtrée par un procédé approprié. Si, néanmoins, le
la concentration en traceur, qu’aurait eue le liquide
brassage est effectué dans le réservoir d’alimentation, ce circulant dans la conduite en l’absence d’injection, est
dernier doit avoir une capacité suffisante pour qu’il n’y ait constante;
1) Voir le paragraphe 5.1 de la partie I
3
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 2975/1 I I-1976 (F)
Le rapport C11C2 pouvant avoir, par exemple, une valeur
- dans la conduite, pour déterminer la concentration
comprise entre 104 et 106, il est nécessaire de diluer
en traceur dans la section de mesure, vérifier I’homogé-
l’échantillon de la solution injectée afin de comparer des
neité de la concentration en traceur dans la section de
échantillons de concentrations voisines, situées dans la
prélèvement et mettre en évidence le palier de concen-
plage de fonctionnement linéaire de l’ensemble de
tration (voir 4.2);
détection.
- dans la solution injectée, pour contrôler I’homo-
Soit D ce facteur de dilution défini par le rapport de la
généité de la concentration (voir 5.1) ;
concentration CI à la concentration du traceur dans la
- dans la solution injectée, pour comparer la
solution diluée, le rapport de dilution de la solution injectée
concentration du traceur dans la solution injectée à la
NI
concentration- du traceur dans les échantillons prélevés dans l’eau de la conduite CI /C2 est donnée par D-, où
N2
dans la conduite.
NI et N2 sont respectivement les taux moyens de comptage
En pratique on prélèvera :
des solutions diluées et des échantillons.
- deux ou trois échantillons du liquide circulant dans
Le débit peut se déterminer à partir de l’équation :
la conduite en amont de la section d’injection pendant
l’injection ou, si l’on craint des variations de la concen-
tration de base, ces échantillons doivent être prélevés
(3)
dans la section principale de prélèvement avant et après
(Le débit d’i njection étant très faible par rapport au débit
le passage de la solution;
à mesurer.)
-
trois à cinq échantillons de la solution injectée à la
En raison de la décroissance radioactive, les taux de
sortie de l’appareil d’injection juste avant et juste après
comptage NI et N2 varient dans le temps suivant une loi
la période d’injection;
exponentielle. Cette décroissance n’affecte toutefois par le
-
rapport NI lN2.
au moins cinq échantillons de la solution diluée dans
la conduite et, si possible, en au moins deux points de la
Si NI et N2 sont mesurés à des instants différents, on devra
section de mesure, dont trois au minimum au même
effectuer des corrections de décroissance.
point répartis pendant le temps de passage du traceur.
En pratique, les taux de comptage NI et N2 ne sont pas
obtenus directement; la radioactivité naturelle de l’eau de
5.5.2 Matériel d’échan tilonnage
la conduite, le rayonnement cosmique et le «bruit»
Le prélèvement est effectué au cours du palier de concen-
électrique du système de détection donnent un bruit de
tration, dont l’apparition peut être contrôlée par la mesure
fond.
continue du taux de comptage de l’eau dans la conduite.
Ce bruit de fond (no) peut se mesurer directement sur des
échantillons d’eau de la conduite prélevés de préférence en
5.6 Solutions diluées
amont de la section d’injection pendant l’essai ou éventuel-
lement avant le début des essais.
La concentration de la solution injectée ne peut pas être
mesurée directement et il est nécessaire de la réduire appro-
Si la mesure des taux de comptage des solutions diluées et
ximativement à celle des échantillons prélevés dans la
des échantillons contenant le traceur se traduit par des taux
conduite.
de comptage nl et n2
À cet effet, un échantillon de la solution concentrée d’in-
on a
jection est dilué par des méthodes gravimétriques (balance
=nl -no
NI
de précision) ou volumétriques (fioles, pipettes étalonnées
ou microburettes) avec de l’eau prise dans la conduite en
=n2 -no
N2
amont de la section d’injection ou avant les essais.
et la relation (3) devient :
À partir du produit des taux de comptage mesurés et des
facteurs de dilution, il est possible d’évaluer l’ordre de
&qDn,
grandeur des erreurs aléatoires éventuelles des méthodes de
. . .
n2 -“o
dilution et de mesure.
Ce mode de calcul suppose que l’eau de la conduite prélevée
6 MÉTHODES D’ANALYSE ET DE CALCUL en amont du point d’injection est utilisée pour constituer
la solution injectée et la dilution de celle-ci pour la déter-
mination de NI. Si pour cette opération une eau d’une
6.1 Détermination du débit
autre origine est utilisée on détermine comme il a été
Le rapport de dilution de la solution injectée dans l’eau de
indiqué plus haut le bruit de fond correspondant n, et la
la conduite est déterminé par mesure des taux de
relation (4) devient :
comptage des solutions diluées et des échantillons dans les
"1 -4
mêmes conditions : détecteur de forme identique et même
Q=qD-
matériel de comptage.
n2 -"o
4
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ISO 2975/lll-1976 (F)
Si le facteur de dilution (D) est obtenu par une méthode Qn attendra notamment la mise en équilibre de température
gravimétrique, une correction est imposée par la différence du détecteur pour commencer les mesures et l’on tiendra
des masses volumiques de l’eau de la conduite, de la solu- compte de tout temps mort électronique dû à l’appareillage.
tion injectée et des échantillons.
L’utilisation d’un seul ensemble de mesure évite certaines
Si la dilution d’une prise aliquote de la solution mère est
erreurs systématiques dans la comparaison des taux de
réalisée avec de l’eau à la température ti, on utilisera la
comptage. L’utilisation de plusieurs ensembles de comptage
relation générale :
pour mesurer les taux de comptage des échantillons aussi
bien que des solutions diluées, quand elle est possible,
(P 1 (P 1
i ti
c b-n
Q=&c!& -
x-
(6)
permet une vérification sur les mesures.
(P )
n2 --no (pd)td ct, l **
6.3 Méthode de comptage
où
pi est Ia masse volumique de la solution injectée;
Les échantillons prélevés en amont du point d’injection, OU
avant les essais, seront comptés avant, pendant et après la
est la masse volumique de l’eau de la conduite;
Pc
mesure des échantillons contenant le traceur afin de déter-
miner le bru
...
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Mesure de débit de l’eau dans les conduites fermées -
Méthodes par traceurs -
Partie Ill : Méthode d’injection à débit constant, utilisant des
traceurs radioactifs
Measurement of water flow in closed conduits - Tracer methods -
Part I/l : Constant rate injection method using radioactive tracers
Première édition - 1976-08-15
c
-
CDU 681.121.84 Réf. no : ISO 2975/111-1976 (F)
iz
P
Descripteurs : mesurage de débit, écoulement en conduite fermée, écoulement d’eau, méthode par traceur, isotope radioactif, conditions
d’essai, méthode calorimétrique, méthode fluorimétrique, méthode conductimétrique, calcul d’erreur.
Prix basé sur 11 pages
---------------------- Page: 1 ----------------------
AVANT-PROPOS
L’ISO (Organisation Internationale de Normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (Comités Membres 60). L’élaboration des
Normes Internationales est confiée aux Comités Techniques ISO. Chaque Comité
Membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du Comité Technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO, participent également aux travaux.
Les Projets de Normes Internationales adoptés par les Comités Techniques sont
soumis aux Comités Membres pour approbation, avant leur acceptation comme
Normes Internationales par le Conseil de I’ISO.
La Norme Internationale ISO 2975hll a été établie par le Comité Technique
ISOITC 30, Mesure de débit des fluides dans les conduites femées, et a été soumise
aux Comités Membres en avril 1975.
Elle a été approuvée par les Comités Membres des pays suivants :
Allemagne 4talie Tchécoslovaquie
Australie Pays-Bas Turquie
Belgique Roumanie U.R.S.S.
Espagne Royaume-Uni Yougoslavie
Suisse
France
du suivant a désapprouvé le document des raisons
Le Comité Membre pour
PW
techniques
U.S.A.
0 Organisation Internationale de Normalisation, 1976 l
Imprimé en Suisse
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NORME INTERNATIONALE 1st) 2975/lll-1976 (F)
Mesure de débit de l’eau dans les conduites fermées -
Méthodes par traceurs -
Partie Ill : Méthode d’injection à débit constant, utilisant des
traceurs radioactifs
0 INTRODUCTION
Le débit du traceur au point d’injection est égal à celui qui
traverse le point d’échantillonnage :
La présente Norme Internationale est la troisième d’une
série de normes traitant de la mesure de débit de l’eau dans
q C, + Q CO = (Q + q) C2
les conduites fermées utilisant les méthodes par traceurs.
où CO est la concentration initiale dans le courant de
La série complète des normes sera la suivante :
débit Q
- Partie I : Généraktés.
d’où
- Partie II : Méthode d’injection à débit constant,
Cl - c2
Q=q-
utilisant des traceurs non radioactifs.
c2 L CO
. . .
(1)
- Partie Ill : Méthode d’injection à débit constant,
En général, CI est beaucoup plus grand que C2, ce qui
utilisant des traceurs radioac?ifs.
conduit à simplifier l’équation (1) comme suit :
- Partie IV : Méthode d’in tégra tion (in jet tion ins tan-
Cl
tanée), utilisant des traceurs non radioactifs.
Q=q-
c2 - CO
- Partie V : Méthode d *in tégra tion (in jet tion ins tan-
Lorsque C2 est par ailleurs beaucoup plus grand que CO, on
tanée), utilisant des traceurs radioactifs.
peut encore réduire cette équation, qui devient alors :
- Partie VI : Méthode des temps de transit, utilisant
Cl
des traceurs non radioactifs.
Q=qT
- Partie VII : Méthode des temps de transit, utilisant
des traceurs radioactifs. Le débit Q peut donc être déterminé par comparaison entre
la concentration de la solution injectée et celle des échan-
tillons prélevés dans la conduite.
1 OBJET ET DOMAINE D’APPLICATION
La présente Norme Internationale spécifie la méthode
d’injection à débit constant, utilisant des traceurs radio-
actifs, pour la mesure de débit de l’eau dans les conduites
fermées.
3.1 Traceur
Pour l’utilisation de la méthode d’injection à débit cons-
2 PRINCIPE
tant, le traceur doit satisfaire aux conditions générales
définies dans le paragraphe 5.1 de la partie 1. Une liste de
La mesure du débit par la méthode d’injection à débit
traceurs généralement utilisés est donnée au paragraphe
constant se fonde sur une comparaison entre la concen-
5.1.2 de la partie 1; leurs avantages par rapport aux traceurs
tration CI d’un traceur, introduit en continu avec un
non radioactifs sont indiqués aux paragraphes 5.2.1 .l et
débit-volume connu 9 et la concentration des échantillons
5.2.1.2 de la partie 1.
C2 prélevés en un endroit déterminé situé au-delà de la
1). Cette distance de bon mélange
distance de bon mélange
3.2 Durée de l’injection
se définit comme la distance minimale au niveau de laquelle
la variation en concentration du traceur sur la section est
La durée de l’injection doit être telle qu’un régime perma-
inférieure à une valeur donnée, déterminée à l’avance (par nent de concentration s’établisse en tous les points de la
exemple : 0,5 % ). (Voir chapitre 6 de la partie 1.) section de mesure pour une durée suffisante.
-~
1) On peut envisager une autre méthode ne faisant pas intervenir de prélèvements.
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ISO 2975/111-1976 (F)
On doit obtenir un palier de concentration d’au moins Dans le cas d’une injection centrale, d’un tronçon de
quelques minutes. mesure rectiligne et d’un écoulement turbulent, le temps
= A B peut être évalué selon la relation :
t2
Détermination de la durée d’injection
Une durée d’injection convenable peut être déterminée par
t2
une injection préalable instantanée d’un traceur, colorant
tel que la fluorescéine ou radioactif. Pour un débit donné,
où
l’observation du moment où apparaît et où disparaît le
U est la vitesse moyenne de l’écoulement;
traceur (coloration ou activité) dans chaque section
permet de tracer les courbes l et 2 de la figure 1.
X est la distance au point d’injection;
Si l’on désire obtenir dans une section S de mesure choisie
D est le diamètre de la conduite.
un régime permanent de durée At, il suffit d’ajouter la
durée At au temps tl correspondant à la disparition du
La fraction de la concentration maximale restant après le
traceur en ce point (sur la courbe 2) et de tracer par le
temps t2 donné par cette formule est 0,3 %.
point C obtenu, une courbe 1’ semblable à la courbe 1
II est possible, si l’on ne fait pas d’injection préalable, de
d’apparition de la coloration (ou activité). L’ordonnée à
contrôler l’apparition du palier de concentration et donc la
l’origine de cette courbe donne la durée que doit avoir
durée minimale d’injection en échantillonnant en continu et
l’injection pour obtenir un palier de concentration de durée
en enregistrant le taux de comptage avec le même appareil-
At à la section S.
lage que celui pour la mesure. Cette méthode permet de
En pratique, pour obtenir un palier de durée At à la section
suivre la variation de la concentration,dans le temps.
S, on calcule la durée d’injection minimale nécessaire en
ajoutant à cette valeur At le temps t2 = A B mis par un
4 CHOIX DU TRONCON DE MESURE
traceur injecté de façon instantanée pour passer en S.
L’intervalle de temps tl qui sépare le début de l’injection et
4.1 Longueur de bon mélange
le début du régime permanent se lit sur la courbe 2 (ordon-
La longueur de bon mélange est définie dans le paragraphe
née du point B) et est’obtenu directement par mesure du
temps écoulé entre l’injection instantanée et la disparition 6.1 de la partie I et elle peut être calculée théoriquement
du traceur dans la section S. suivant le paragraphe 6.2.1 de la partie 1. La figure 3 de
Temps
2’
Temps
4
i
Lonnueur de
Concentration
Distance à la section d’injection
FIGURE 1 - Détermination de la durée d’injection
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ISO 2975/111-1976 (F)
cette partie indique la variation mesurée de la distance
pas à ajouter de liquide ou de traceur pendant l’injection.
réelle de bon mélange en fonction de la précision recher-
La solution doit être prélevée à un certain niveau au-dessus
chée dans le cas d’une injection centrale et dans le cas de
du fond du réservoir et l’on prendra toutes précautions
trois autres méthodes d’injection. Des méthodes de réduc-
pour que des particules non dissoutes du traceur ne soient
tion de la longueur de bon mélange sont décrites au para-
pas entraînées avec la solution injectée. Dans le cas d’une
graphe 6.3 de la partie 1.
injection de longue durée, il y aura lieu de prendre toutes
précautions nécessaires pour éviter toute variation dans le
4.2 Vérifications expérimentales
temps de la concentration de la solution (par évaporation
sous l’effet de la température ambiante, par exemple).
II est rarement possible dans les conduites de vérifier expé-
rimentalement, en un grand nombre de sections, I’homogé-
Pour minimiser les effets éventuels d’adsorption du traceur
néité du mélange et la durée de passage du traceur, résultant
radioactif, on a intérêt à ajouter à cette solution un
d’une injection instantanée.
entraîneur constitué par une certaine quantité de substance
non radioactive identique à celle qui contient le traceur
En pratique, donc, l’expérimentation doit consister :
radioactif.
pré lalable d ans le troncon
a) à déterminer par un essai
de mesure choisi, la durée mi n imale de l’injection
5.3 Injection de la solution concentrée
(voir 3.2);
Le traceur doit être injecté à débit constant dans la
b) à vérifier, si possible, lors de la mesure, que le mé-
conduite pendant le temps nécessaire pour obtenir un palier
lange est homogène, en prenant des échantillons en au
de concentration de durée suffisante à la section de mesure.
moins deux points de la section de mesure. Dans le cas
de mesures de haute précision (par exemple 0,2 %), il
Cette injection peut se faire au moyen d’une pompe volu-
est nécessaire de vérifier l’homogénéité du mélange avant
métrique. II doit être possible de vérifier les points
la mesure proprement dite lorsqu’il existe un doute sur
suivants :
la qualité de ce mélange;
-
étanchéité permanente du circuit d’injection,
c) à étudier chaque fois que cela est possible, en préle-
-
stabilité du dé bit d’i njecti
on pendant toute !a
vant des échantillons dans une autre section située plus à
période d’in
jecti on.
l’aval, s’il y a des différences systématiques entre les
concentrations moyennes aux deux sections de
mesure. Cette méthode vérifie notamment que le traceur
5.4 Mesure du débit d’injection
injecté n’est pas absorbé dans le troncon de mesure ni
La mesure du débit d’injection doit être basée sur la mesure
par des produits en suspension dans le liquide ni par les
de grandeurs fondamentales de masse, longueur, temps,
parois de la conduite9
entrant directement dans la définition de la grandeur débit.
4.3 Pertes et apports
Le dispositif de mesure du débit d’injection doit être
étalonné avant et après les essais. La valeur moyenne des
Les apports et pertes de liquide de même nature que le
débits d’injection sert au calcul du débit, à condition que
liquide du troncon de mesure n’affectent pas les résultats,
,
les deux lectures obtenues ne diffèrent pas de plus d’une
à certaines conditions près définies au paragraphe 6.5.1 de
quantité cohérente avec la précision globale requise sur la
la partie 1.
mesure du débit (par exemple 1 %).
5 MODE OPERATOIRE Lorsque l’injection est réalisée avec une pompe volumé-
trique entraînée par un moteur synchrone, ce qui est d’un
5.1 Mise en œuvre des radio-éléments
usage courant, le contrôle du débit est ramené à une mesure
de la fréquence du réseau d’alimentation auquel il est
La mani pulati on des rad io-élém ents (stockage, transport,
connecté.
mise en œuvr ,e) doit s’ef fectuer con ormément à la Iégis-
lation en vigueur.
5.5 Prélèvements
5.2 Préparation de la solution concentrée
II est essentiel que la solution injectée soit homogène. Cette
5.5.1 Échantillons
homogénéité peut s’obtenir par un brassage énergique au
moyen d’un agitateur mécanique ou d’une pompe en circuit
Des échantillons doivent être prélevés :
fermé. II est recommandé de préparer la solution d’injection
dans un réservoir distinct du réservoir d’alimentation avec
- dans la conduite, pour vérifier pendant la mesure que
une eau filtrée par un procédé approprié. Si, néanmoins, le
la concentration en traceur, qu’aurait eue le liquide
brassage est effectué dans le réservoir d’alimentation, ce circulant dans la conduite en l’absence d’injection, est
dernier doit avoir une capacité suffisante pour qu’il n’y ait
constante;
1) Voir le paragraphe 5.1 de la partie 1.
3
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ISO 2975/1 I I-1976 (F)
Le rapport C& pouvant avoir, par exemple, une valeur
-
dans la conduite, pour déterminer la concentration
comprise entre 104 et 106, il est nécessaire de diluer
en traceur dans la section de mesure, vérifier I’homogé-
l’échantillon de la solution injectée afin de comparer des
néité de la concentration en traceur dans la section de
échantillons de concentrations voisines, situées dans la
prélèvement et mettre en évidence le palier de concen-
plage de fonctionnement linéaire de l’ensemble de
tration (voir 4.2) ;
détection.
solution injectée, pour contrôl er I’h omo-
- dans I a
Soit D ce facteur de dilution défini par le rapport de la
concentration (vo ir 5.1)
généité de la
concentration CI à la concentration du traceur dans la
- dans la solution injectée, pour comparer la
solution diluée, le rapport de dilution de la solution injectée
concentration du traceur dans la solution injectée à la
NI
concentration- du traceur dans les échantillons prélevés dans l’eau de la conduite CI /C, est donnée par D-, où
N2
dans la conduite.
NI et N2 sont respectivement les taux moyens de comptage
En pratique on prélèvera :
des solutions diluées et des échantillons.
-
deux ou trois échantillons du liquide circulant dans
Le débit peut se déterminer à partir de l’équation :
la conduite en amont de la section d’injection pendant
Nl
l’injection ou, si l’on craint des variations de la concen-
Q=qD-
tration de base, ces échantillons doivent être prélevés
. . . (3)
N2
dans la section principale de prélèvement avant et après
(Le débit d’injection étant très faible par rapport au
débit
le passage de la solution;
à mesurer.)
-
trois à cinq échantillons de la solution injectée à la
En raison de la décroissance radioactive, les taux de
sortie de l’appareil d’injection juste avant et juste après
comptage NI et N2 varient dans le temps suivant une loi
la période d’injection;
exponentielle. Cette décroissance n’affecte toutefois par le
-
rapport NI lN2.
au moins cinq échantillons de la solution diluée dans
la conduite et, si possible, en au moins deux points de la
Si NI et sont mesurés à des instants d ifférents, on devra
N2
section de mesure, dont trois au minimum au même
effectuer des corrections de décroissance.
point répartis pendant le temps de passage du traceur.
En pratique, les taux de comptage NI et N2 ne sont pas
obtenus directement; la radioactivité naturelle de l’eau de
5.52 Matériel d’échan tilonnage
la conduite, le rayonnement cosmique et le «bruit»
Le prélèvement est effectué au cours du palier de concen-
électrique du système de détection donnent un bruit de
tration, dont l’apparition peut être contrôlée par la mesure
fond.
continue du taux de comptage de l’eau dans la conduite.
Ce bruit de fond (no) peut se mesurer directement sur des
échantillons d’eau de la conduite prélevés de préférence en
5.6 Solutions diluées
amont de la section d’injection pendant l’essai ou éventuel-
lement avant le début des essais.
La concentration de la solution injectée ne peut pas être
mesurée directement et il est nécessaire de la réduire appro-
Si la mesure des taux de comptage des solutions diluées et
ximativement à celle des échantillons prélevés dans la
des échantillons contenant le traceur se traduit par des taux
conduite.
de comptage nl et n2
À cet effet, un échantillon de la solution concentrée d’in-
on a
jection est dilué par des méthodes gravimétriques (balance
=nl -no
NI
de précision) ou volumétriques (fioles, pipettes étalonnées
ou microburettes) avec de l’eau prise dans la conduite en
=n2 --no
N2
amont de la section d’injection ou avant les essais.
et la relation (3) devient :
À partir du produit des taux de comptage mesurés et des
facteurs de dilution, il est possible d’évaluer l’ordre de
QzqDn,
grandeur des erreurs aléatoires éventuelles des méthodes de
. . .
(4)
n2 -“o
dilution et de mesure.
Ce mode de calcul suppose que l’eau de la conduite prélevée
6 MÉTHODES D’ANALYSE ET DE CALCUL en amont du point d’injection est utilisée pour constituer
la solution injectée et la dilution de celle-ci pour la déter-
mination de NI. Si pour cette opération une eau d’une
6.1 Détermination du débit
autre origine est utilisée on détermine comme il a été
Le rapport de dilution de la solution injectée dans l’eau de
indiqué plus haut le bruit de fond correspondant n, et la
la conduite est déterminé par mesure des taux de
relation (4) devient :
comptage des solutions diluées et des échantillons dans les
n1 ---ne
mêmes conditions : détecteur de forme identique et même
Q=qD
matériel de comptage.
n2 -“o
4
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ISO 2975/lll-1976 (F)
Si le facteur de dilution (D) est obtenu par une méthode On attendra notamment la mise en équilibre de température
gravimétrique, une correction est imposée par la différence du détecteur pour commencer les mesures et l’on tiendra
des masses volumiques de l’eau de la conduite, de la solu- compte de tout temps mort électronique dû à l’appareillage.
tion injectée et des échantillons.
L’utilisation d’un seul ensemble de mesure évite certaines
Si la dilution d’une prise aliquote de la solution mère est
erreurs systématiques dans la comparaison des taux de
réalisée avec de l’eau à la température ti, on utilisera la
comptage. L’utilisation de plusieurs ensembles de comptage
relation générale :
pour mesurer les taux de comptage des échantillons aussi
bien que des solutions diluées, quand elle est possible,
(P 1 (P 1
i ti
c b-n
Q=qDn’- -
x-
6)
permet une vérification sur les mesures.
(P )
n2 -no (pd)td ct, l **
6.3 Méthode de comptage
où
pi est la masse volumique de la solution injectée;
Les échantillons prélevés en amont du point d’injection, OU
avant les essais, seront comptés avant, pendant et après la
est la masse volumique de l’eau de la conduite;
Pc
mesure des échantillons contenant le traceur afin de déter-
miner le bruit de fond no et de vérifier que le matériel de
pd est la masse volumique de l’eau utilisée
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.