EN ISO 5167-3:2020
(Main)Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full - Part 3: Nozzles and Venturi nozzles (ISO 5167-3:2019)
Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full - Part 3: Nozzles and Venturi nozzles (ISO 5167-3:2019)
This document specifies the geometry and method of use (installation and operating conditions) of nozzles and Venturi nozzles when they are inserted in a conduit running full to determine the flowrate of the fluid flowing in the conduit.
This document also provides background information for calculating the flowrate and is applicable in conjunction with the requirements given in ISO 5167‑1.
This document is applicable to nozzles and Venturi nozzles in which the flow remains subsonic throughout the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase. In addition, each of the devices can only be used within specified limits of pipe size and Reynolds number. It is not applicable to the measurement of pulsating flow. It does not cover the use of nozzles and Venturi nozzles in pipe sizes less than 50 mm or more than 630 mm, or where the pipe Reynolds numbers are below 10 000.
This document deals with
a) three types of standard nozzles:
ISA 1932[1] nozzle;
the long radius nozzle[2];
the throat-tapped nozzle
b) the Venturi nozzle.
The three types of standard nozzle are fundamentally different and are described separately in this document. The Venturi nozzle has the same upstream face as the ISA 1932 nozzle, but has a divergent section and, therefore, a different location for the downstream pressure tappings, and is described separately. This design has a lower pressure loss than a similar nozzle. For all of these nozzles and for the Venturi nozzle direct calibration experiments have been made, sufficient in number, spread and quality to enable coherent systems of application to be based on their results and coefficients to be given with certain predictable limits of uncertainty.
[1] ISA is the abbreviation for the International Federation of the National Standardizing Associations, which was superseded by ISO in 1946.
[2] The long radius nozzle differs from the ISA 1932 nozzle in shape and in the position of the pressure tappings.
Durchflussmessung von Fluiden mit Drosselgeräten in voll durchströmten Leitungen mit Kreisquerschnitt - Teil 3: Düsen und Venturidüsen (ISO 5167-3:2020)
Dieses Dokument legt die geometrischen Formen und Maße sowie die Anwendung (Einbau- und Betriebsbedingungen) von Düsen und Venturidüsen, die in einer voll durchströmten Rohrleitung zur Bestimmung des Durchflusses eines Fluids eingebaut sind, fest.
Dieses Dokument enthält grundlegende Informationen für die Durchflussberechnung und ist gemeinsam mit den in ISO 5167-1 festgelegten Anforderungen anzuwenden.
Dieses Dokument ist anzuwenden für Düsen und Venturidüsen, in denen die Strömung im gesamten Messquerschnitt im Unterschallbereich liegt und wo das Fluid als einphasig betrachtet werden kann. Weiterhin kann das betreffende Gerät nur innerhalb festgelegter Grenzen für Rohrdurchmesser und Reynolds-Zahl verwendet werden. Dieses Dokument ist nicht anzuwenden für Messungen bei pulsierenden Strömungen sowie für die Verwendung von Düsen und Venturidüsen bei Rohrdurchmessern kleiner als 50 mm oder größer als 630 mm oder für auf das Rohr bezogene Reynolds-Zahlen unter 10 000.
Dieses Dokument behandelt
a) drei Arten von Norm-Düsen:
1) ISA 1932 Düsen ;
2) die Langradius-Düse ;
3) Düse mit Entnahmebohrung am Halsteil;
b) die Venturidüse.
Die drei Arten von Norm-Düsen sind grundsätzlich verschieden und sind in diesem Dokument getrennt behandelt. Die Venturidüse hat die gleiche Stirnseite auf der Einlaufseite wie die ISA 1932 Düse, aber ein divergierendes Teil (Diffusor) und deswegen eine andere Anordnung der Druckentnahmen auf der Auslaufseite und wird deshalb getrennt beschrieben. Diese Ausführung hat einen geringeren Druckverlust als eine gleichartige Düse. Für alle Düsen und für die Venturidüse wurden direkte Kalibrierungen, ausreichend in Anzahl, Spreizung und Qualität, durchgeführt, sodass die Ergebnisse der Kalibrierungen auf ähnliche Anordnungen übertragbar sind und die Kalibrierkoeffizienten innerhalb bestimmter Grenzen der Messunsicherheit angegeben werden können.
Mesurage du débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire - Partie 3: Tuyères et Venturi-tuyères (ISO 5167-3:2020)
Le présent document spécifie la géométrie et le mode d'emploi (conditions d'installation et d'utilisation) de tuyères et de Venturi-tuyères insérés dans une conduite en charge dans le but de déterminer le débit du fluide s'écoulant dans cette conduite.
Le présent document fournit également des informations de fond nécessaires au calcul de ce débit, et il convient de l'utiliser conjointement avec les exigences stipulées dans l'ISO 5167-1.
Le présent document est applicable aux tuyères et aux Venturi-tuyères dans lesquels l'écoulement reste subsonique dans tout le tronçon de mesurage et dans lesquels un fluide peut être considéré comme monophasique. De plus, chacun de ces appareils ne peut être utilisé que dans des limites spécifiées de diamètre de conduite et de nombre de Reynolds. Il n'est pas applicable au mesurage d'un écoulement pulsé. Il ne couvre pas l'utilisation de tuyères et de Venturi-tuyères dans des conduites de diamètre inférieur à 50 mm ou supérieur à 630 mm, ni les cas où les nombres de Reynolds rapportés à la tuyauterie sont inférieurs à 10 000.
Le présent document traite
a) de trois types de tuyères normalisées:
la tuyère ISA 1932[1];
la tuyère à long rayon[2];
la tuyère avec prises de pression au col;
b) du Venturi-tuyère.
Les trois types de tuyères normalisées sont fondamentalement différents et sont décrits séparément dans le présent document. Le Venturi-tuyère a la même face amont que la tuyère ISA 1932, mais, étant donné qu'il comporte un divergent et, par conséquent, un emplacement différent pour les prises de pression aval, il est décrit séparément. Ce modèle présente une perte de pression plus basse qu'une tuyère similaire. Pour toutes ces tuyères et pour le Venturi-tuyère, des étalonnages directs ont été réalisés, en nombre suffisant, sur une gamme suffisante et avec une qualité suffisante pour permettre à des systèmes d'application cohérents de se baser sur leurs résultats et coefficients dans certaines limites prévisibles d'incertitude.
[1] ISA est le sigle de la Fédération internationale des associations nationales de normalisation, organisme remplacé par l'ISO en 1946.
[2] La tuyère à long rayon se distingue de la tuyère ISA 1932 par sa forme et par la position des prises de pression.
Merjenje pretoka fluida na osnovi tlačne razlike, povzročene z napravo, vstavljeno v polno zapolnjen vod s krožnim prerezom - 3. del: Šobe in Venturijeve šobe (ISO 5167-3:2020)
General Information
- Status
- Withdrawn
- Publication Date
- 08-Sep-2020
- Withdrawal Date
- 27-Jan-2026
- Technical Committee
- CEN/SS F05 - Measuring insreuments
- Drafting Committee
- CEN/SS F05 - Measuring insreuments
- Current Stage
- 9960 - Withdrawal effective - Withdrawal
- Start Date
- 02-Nov-2022
- Completion Date
- 28-Jan-2026
Relations
- Effective Date
- 16-Sep-2020
- Effective Date
- 30-Mar-2022
- Refers
EN 13852-1:2004/AC:2007 - Cranes - Offshore cranes - Part 1: General - purpose offshore cranes - Effective Date
- 28-Jan-2026
- Effective Date
- 28-Jan-2026
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Taiwan's standards and inspection authority.
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Frequently Asked Questions
EN ISO 5167-3:2020 is a standard published by the European Committee for Standardization (CEN). Its full title is "Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full - Part 3: Nozzles and Venturi nozzles (ISO 5167-3:2019)". This standard covers: This document specifies the geometry and method of use (installation and operating conditions) of nozzles and Venturi nozzles when they are inserted in a conduit running full to determine the flowrate of the fluid flowing in the conduit. This document also provides background information for calculating the flowrate and is applicable in conjunction with the requirements given in ISO 5167‑1. This document is applicable to nozzles and Venturi nozzles in which the flow remains subsonic throughout the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase. In addition, each of the devices can only be used within specified limits of pipe size and Reynolds number. It is not applicable to the measurement of pulsating flow. It does not cover the use of nozzles and Venturi nozzles in pipe sizes less than 50 mm or more than 630 mm, or where the pipe Reynolds numbers are below 10 000. This document deals with a) three types of standard nozzles: ISA 1932[1] nozzle; the long radius nozzle[2]; the throat-tapped nozzle b) the Venturi nozzle. The three types of standard nozzle are fundamentally different and are described separately in this document. The Venturi nozzle has the same upstream face as the ISA 1932 nozzle, but has a divergent section and, therefore, a different location for the downstream pressure tappings, and is described separately. This design has a lower pressure loss than a similar nozzle. For all of these nozzles and for the Venturi nozzle direct calibration experiments have been made, sufficient in number, spread and quality to enable coherent systems of application to be based on their results and coefficients to be given with certain predictable limits of uncertainty. [1] ISA is the abbreviation for the International Federation of the National Standardizing Associations, which was superseded by ISO in 1946. [2] The long radius nozzle differs from the ISA 1932 nozzle in shape and in the position of the pressure tappings.
This document specifies the geometry and method of use (installation and operating conditions) of nozzles and Venturi nozzles when they are inserted in a conduit running full to determine the flowrate of the fluid flowing in the conduit. This document also provides background information for calculating the flowrate and is applicable in conjunction with the requirements given in ISO 5167‑1. This document is applicable to nozzles and Venturi nozzles in which the flow remains subsonic throughout the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase. In addition, each of the devices can only be used within specified limits of pipe size and Reynolds number. It is not applicable to the measurement of pulsating flow. It does not cover the use of nozzles and Venturi nozzles in pipe sizes less than 50 mm or more than 630 mm, or where the pipe Reynolds numbers are below 10 000. This document deals with a) three types of standard nozzles: ISA 1932[1] nozzle; the long radius nozzle[2]; the throat-tapped nozzle b) the Venturi nozzle. The three types of standard nozzle are fundamentally different and are described separately in this document. The Venturi nozzle has the same upstream face as the ISA 1932 nozzle, but has a divergent section and, therefore, a different location for the downstream pressure tappings, and is described separately. This design has a lower pressure loss than a similar nozzle. For all of these nozzles and for the Venturi nozzle direct calibration experiments have been made, sufficient in number, spread and quality to enable coherent systems of application to be based on their results and coefficients to be given with certain predictable limits of uncertainty. [1] ISA is the abbreviation for the International Federation of the National Standardizing Associations, which was superseded by ISO in 1946. [2] The long radius nozzle differs from the ISA 1932 nozzle in shape and in the position of the pressure tappings.
EN ISO 5167-3:2020 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 17.120.10 - Flow in closed conduits. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
EN ISO 5167-3:2020 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to EN ISO 5167-3:2003, EN ISO 5167-3:2022, EN 13852-1:2004/AC:2007, EN 12019:1997. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
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Standards Content (Sample)
SLOVENSKI STANDARD
01-november-2020
Nadomešča:
SIST EN ISO 5167-3:2004
Merjenje pretoka fluida na osnovi tlačne razlike, povzročene z napravo, vstavljeno
v polno zapolnjen vod s krožnim prerezom - 3. del: Šobe in Venturijeve šobe (ISO
5167-3:2020)
Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular
cross-section conduits running full - Part 3: Nozzles and Venturi nozzles (ISO 5167-
3:2019)
Durchflussmessung von Fluiden mit Drosselgeräten in voll durchströmten Leitungen mit
Kreisquerschnitt - Teil 3: Düsen und Venturidüsen (ISO 5167-3:2020)
Mesurage du débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des
conduites en charge de section circulaire - Partie 3: Tuyères et Venturi-tuyères (ISO
5167-3:2020)
Ta slovenski standard je istoveten z: EN ISO 5167-3:2020
ICS:
17.120.10 Pretok v zaprtih vodih Flow in closed conduits
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
EN ISO 5167-3
EUROPEAN STANDARD
NORME EUROPÉENNE
September 2020
EUROPÄISCHE NORM
ICS 17.120.10 Supersedes EN ISO 5167-3:2003
English Version
Measurement of fluid flow by means of pressure
differential devices inserted in circular cross-section
conduits running full - Part 3: Nozzles and Venturi nozzles
(ISO 5167-3:2019)
Mesurage du débit des fluides au moyen d'appareils Durchflussmessung von Fluiden mit Drosselgeräten in
déprimogènes insérés dans des conduites en charge de voll durchströmten Leitungen mit Kreisquerschnitt -
section circulaire - Partie 3: Tuyères et Venturi-tuyères Teil 3: Düsen und Venturidüsen (ISO 5167-3:2020)
(ISO 5167-3:2020)
This European Standard was approved by CEN on 24 February 2020.
CEN members are bound to comply with the CEN/CENELEC Internal Regulations which stipulate the conditions for giving this
European Standard the status of a national standard without any alteration. Up-to-date lists and bibliographical references
concerning such national standards may be obtained on application to the CEN-CENELEC Management Centre or to any CEN
member.
This European Standard exists in three official versions (English, French, German). A version in any other language made by
translation under the responsibility of a CEN member into its own language and notified to the CEN-CENELEC Management
Centre has the same status as the official versions.
CEN members are the national standards bodies of Austria, Belgium, Bulgaria, Croatia, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia,
Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Latvia, Lithuania, Luxembourg, Malta, Netherlands, Norway,
Poland, Portugal, Republic of North Macedonia, Romania, Serbia, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland, Turkey and
United Kingdom.
EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION
COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION
EUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG
CEN-CENELEC Management Centre: Rue de la Science 23, B-1040 Brussels
© 2020 CEN All rights of exploitation in any form and by any means reserved Ref. No. EN ISO 5167-3:2020 E
worldwide for CEN national Members.
Contents Page
European foreword . 3
European foreword
This document (EN ISO 5167-3:2020) has been prepared by Technical Committee ISO/TC 30
"Measurement of fluid flow in closed conduits" in collaboration with Technical Committee CEN/SS F05
“Measuring Instruments” the secretariat of which is held by CCMC.
This European Standard shall be given the status of a national standard, either by publication of an
identical text or by endorsement, at the latest by March 2021, and conflicting national standards shall
be withdrawn at the latest by March 2021.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. CEN shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
This document supersedes EN ISO 5167-3:2003.
According to the CEN-CENELEC Internal Regulations, the national standards organizations of the
following countries are bound to implement this European Standard: Austria, Belgium, Bulgaria,
Croatia, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland,
Ireland, Italy, Latvia, Lithuania, Luxembourg, Malta, Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Republic of
North Macedonia, Romania, Serbia, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland, Turkey and the
United Kingdom.
Endorsement notice
The text of ISO 5167-3:2020 has been approved by CEN as EN ISO 5167-3:2020 without any
modification.
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5167-3
Second edition
2020-08
Measurement of fluid flow by means of
pressure differential devices inserted
in circular cross-section conduits
running full —
Part 3:
Nozzles and Venturi nozzles
Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes
insérés dans des conduites en charge de section circulaire —
Partie 3: Tuyères et Venturi-tuyères
Reference number
ISO 5167-3:2020(E)
©
ISO 2020
ISO 5167-3:2020(E)
© ISO 2020
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved
ISO 5167-3:2020(E)
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Principles of the method of measurement and computation . 2
5 Nozzles and Venturi nozzles . 3
5.1 ISA 1932 nozzle . 3
5.1.1 General shape . 3
5.1.2 Nozzle profile . 3
5.1.3 Downstream face . 5
5.1.4 Material and manufacture . 5
5.1.5 Pressure tappings . 5
5.1.6 Coefficients of ISA 1932 nozzles . 7
5.1.7 Uncertainties . 8
5.1.8 Pressure loss, Δϖ . 8
5.2 Long radius nozzles . 9
5.2.1 General. 9
5.2.2 Profile of high-ratio nozzle . 9
5.2.3 Profile of low-ratio nozzle .12
5.2.4 Material and manufacture .12
5.2.5 Pressure tappings .12
5.2.6 Coefficients of long radius nozzles .13
5.2.7 Uncertainties .13
5.2.8 Pressure loss, Δϖ .14
5.3 Throat-tapped nozzles .14
5.3.1 General.14
5.3.2 Profile of throat-tapped nozzle .14
5.3.3 Material and manufacturing .15
5.3.4 Pressure Tappings .15
5.3.5 Coefficients .16
5.3.6 Uncertainties .17
5.3.7 Calibration and extrapolation .17
5.3.8 Pressure Loss .18
5.4 Venturi nozzles.18
5.4.1 General shape .18
5.4.2 Material and manufacture .21
5.4.3 Pressure tappings .21
5.4.4 Coefficients .22
5.4.5 Uncertainties .23
5.4.6 Pressure loss .23
6 Installation requirements.24
6.1 General .24
6.2 Minimum upstream and downstream straight lengths for installation between
various fittings and the primary device .24
6.3 Flow conditioners .30
6.4 Circularity and cylindricality of the pipe .30
6.5 Location of primary device and carrier rings .31
6.6 Method of fixing and gaskets .32
7 Flow calibration of nozzles .32
7.1 General .32
7.2 Test facility .33
ISO 5167-3:2020(E)
7.3 Meter installation.33
7.4 Design of the test programme .33
7.5 Reporting the calibration results .33
7.6 Uncertainty analysis of the calibration .33
7.6.1 General.33
7.6.2 Uncertainty of the test facility .33
7.6.3 Uncertainty of the nozzle.34
Annex A (informative) Tables of discharge coefficients and expansibility [expansion] factors .35
Annex B (informative) Akashi type (Mitsubishi type) flow conditioner .42
Bibliography .43
iv © ISO 2020 – All rights reserved
ISO 5167-3:2020(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see
w w w . is o . or g / is o/ f or ewor d . ht m l .
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 30, Measurement of fluid flow in closed
conduits, Subcommittee SC 2 Pressure differential devices.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 5167-3:2003), which has been technically
revised. The main changes compared to the previous edition are as follows:
— Addition of Subclause 5.3.
A list of all parts in the ISO 5167 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
ISO 5167-3:2020(E)
Introduction
ISO 5167, consisting of six parts, covers the geometry and method of use (installation and operating
conditions) of orifice plates, nozzles, Venturi tubes, cone meters and wedge meters when they are
inserted in a conduit running full to determine the flowrate of the fluid flowing in the conduit. It also
gives necessary information for calculating the flowrate and its associated uncertainty.
ISO 5167 (all parts) is applicable only to pressure differential devices in which the flow remains
subsonic throughout the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase, but
is not applicable to the measurement of pulsating flow. Furthermore, each of these devices can only be
used within specified limits of pipe size and Reynolds number.
ISO 5167 (all parts) deals with devices for which direct calibration experiments have been made,
sufficient in number, spread and quality to enable coherent systems of application to be based on their
results and coefficients to be given with certain predictable limits of uncertainty.
The devices introduced into the pipe are called “primary devices”. The term primary device also
includes the pressure tappings. All other instruments or devices required for the measurement are
1)
known as “secondary devices”. ISO 5167 (all parts) covers primary devices; secondary devices will be
mentioned only occasionally.
ISO 5167 consists of the following six parts.
a) ISO 5167-1 gives general terms and definitions, symbols, principles and requirements as well as
methods of measurement and uncertainty that are to be used in conjunction with ISO 5167-2,
ISO 5167-3, ISO 5167-4, ISO 5167-5 and ISO 5167-6.
b) ISO 5167-2 specifies orifice plates, which can be used with corner pressure tappings, D and D/2
2)
pressure tappings , and flange pressure tappings.
3)
c) ISO 5167-3 specifies ISA 1932 nozzles , long radius nozzles, throat-tapped nozzles and Venturi
nozzles, which differ in shape and in the position of the pressure tappings.
4)
d) ISO 5167-4 specifies classical Venturi tubes .
e) ISO 5167-5 specifies cone meters.
f) ISO 5167-6 specifies wedge meters.
Aspects of safety are not dealt within ISO 5167-1 to ISO 5167-6. It is the responsibility of the user to
ensure that the system meets applicable safety regulations.
1) See ISO 2186:2007.
2) Orifice plates with “vena contracta” pressure tappings are not considered in ISO 5167-2.
3) ISA is the abbreviation for the International Federation of the National Standardizing Associations, which was
succeeded by ISO in 1946.
4) In the USA the classical Venturi tube is sometimes called the Herschel Venturi tube.
vi © ISO 2020 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 5167-3:2020(E)
Measurement of fluid flow by means of pressure
differential devices inserted in circular cross-section
conduits running full —
Part 3:
Nozzles and Venturi nozzles
1 Scope
This document specifies the geometry and method of use (installation and operating conditions) of
nozzles and Venturi nozzles when they are inserted in a conduit running full to determine the flowrate
of the fluid flowing in the conduit.
This document also provides background information for calculating the flowrate and is applicable in
conjunction with the requirements given in ISO 5167-1.
This document is applicable to nozzles and Venturi nozzles in which the flow remains subsonic
throughout the measuring section and where the fluid can be considered as single-phase. In addition,
each of the devices can only be used within specified limits of pipe size and Reynolds number. It is
not applicable to the measurement of pulsating flow. It does not cover the use of nozzles and Venturi
nozzles in pipe sizes less than 50 mm or more than 630 mm, or where the pipe Reynolds numbers are
below 10 000.
This document deals with
a) three types of standard nozzles:
5)
1) ISA 1932 nozzle;
6)
2) the long radius nozzle ;
3) the throat-tapped nozzle
b) the Venturi nozzle.
The three types of standard nozzle are fundamentally different and are described separately in this
document. The Venturi nozzle has the same upstream face as the ISA 1932 nozzle, but has a divergent
section and, therefore, a different location for the downstream pressure tappings, and is described
separately. This design has a lower pressure loss than a similar nozzle. For all of these nozzles and for
the Venturi nozzle direct calibration experiments have been made, sufficient in number, spread and
quality to enable coherent systems of application to be based on their results and coefficients to be
given with certain predictable limits of uncertainty.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
5) ISA is the abbreviation for the International Federation of the National Standardizing Associations, which was
superseded by ISO in 1946.
6) The long radius nozzle differs from the ISA 1932 nozzle in shape and in the position of the pressure tappings.
ISO 5167-3:2020(E)
ISO 4006, Measurement of fluid flow in closed conduits — Vocabulary and symbols
ISO 5167-1, Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-
section conduits running full — Part 1: General principles and requirements
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 4006 and ISO 5167-1 apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
4 Principles of the method of measurement and computation
The principle of the method of measurement is based on the installation of a nozzle or a Venturi nozzle
into a pipeline in which a fluid is running full. The installation of the primary device causes a static
pressure difference between the upstream side and the throat. The flowrate can be determined from
the measured value of this pressure difference and from the knowledge of the characteristics of the
flowing fluid as well as the circumstances under which the device is being used. It is assumed that the
device is geometrically similar to one on which calibration has been carried out and that the conditions
of use are the same, i.e. that it is in accordance with this document.
The mass flowrate can be determined by Formula (1):
C π
q = ερdp2Δ (1)
m 1
4 4
1−β
The uncertainty limits can be calculated using the procedure given in ISO 5167-1:2003, Clause 8.
Similarly, the value of the volume flowrate can be calculated since
q
m
q = (2)
V
ρ
where
ρ is the fluid density at the temperature and pressure for which the volume is stated;
q is the volume flowrate.
V
Computation of the flowrate, which is a purely arithmetic process, is performed by replacing the
different items on the right-hand side of Formula (1) by their numerical values. Tables A.1 to A.5 are
given for convenience. Tables A.1, A.2 and A.4 give the values of C as a function of β. Table A.3 gives
the values of C as a function of Re . Table A.5 gives expansibility (expansion) factors ε. They are not
d
intended for precise interpolation. Extrapolation is not permitted.
The coefficient of discharge C may be dependent on Re or Re which is itself dependent on q and has
D d m
to be obtained by iteration. (See ISO 5167-1 for guidance regarding the choice of the iteration procedure
and initial estimates.)
The diameters d and D mentioned in Formula (1) are the values of the diameters at working conditions.
Measurements taken at any other conditions should be corrected for any possible expansion or
contraction of the primary device and the pipe due to the values of the temperature and pressure of the
fluid during the measurement.
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ISO 5167-3:2020(E)
It is necessary to know the density and the viscosity of the fluid at working conditions. In the case
of a compressible fluid, it is also necessary to know the isentropic exponent of the fluid at working
conditions.
5 Nozzles and Venturi nozzles
5.1 ISA 1932 nozzle
5.1.1 General shape
The part of the nozzle inside the pipe is circular. The nozzle consists of a convergent section with a
rounded profile, and a cylindrical throat.
Figure 1 shows the cross-section of an ISA 1932 nozzle at a plane passing through the centreline of
the throat.
The letters in the following text refer to those shown on Figure 1.
5.1.2 Nozzle profile
5.1.2.1 The profile of the nozzle may be characterized by distinguishing:
— a flat inlet part A, perpendicular to the centreline
— a convergent section defined by two arcs of circumference B and C
— a cylindrical throat E
— a recess F which is optional (it is required only if damage to the edge G is feared).
5.1.2.2 The flat inlet part A is limited by a circumference centred on the axis of revolution, with a
diameter of 1,5d, and by the inside circumference of the pipe, of diameter D.
When d = (2/3)D, the radial width of this flat part is zero.
When d is greater than (2/3)D, the upstream face of the nozzle does not include a flat inlet part within
the pipe. In this case, the nozzle is manufactured as if D were greater than 1,5d, and the inlet flat part
is then faced off so that the largest diameter of the convergent profile is just equal to D [see 5.1.2.7 and
Figure 1 b)].
5.1.2.3 The arc of circumference B is tangential to the flat inlet part A when d < (2/3)D while its radius
R is equal to 0,2d ± 0,02d for β < 0,5 and to 0,2d ± 0,006d for β ≥ 0,5. Its centre is at 0,2d from the inlet
plane and at 0,75d from the axial centreline.
5.1.2.4 The arc of circumference C is tangential to the arc of circumference B and to the throat E. Its
radius R is equal to d/3 ± 0,033d for β < 0,5 and to d/3 ± 0,01d for β ≥ 0,5. Its centre is at d/2 + d/3 = (5/6)
d from the axial centreline and at
12+ 39
ad= =0,3041d (3)
n
from the flat inlet part A.
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a) d ≤ (2/3)D b) d > (2/3)D
Key
1 portion to be cut off
a
See 5.1.2.7.
b
Direction of flow.
Figure 1 — ISA 1932 nozzle
5.1.2.5 The throat E has a diameter d and a length b = 0,3d.
n
The value d of the diameter of the throat shall be taken as the mean of the measurements of at least four
diameters distributed in axial planes and at approximately equal angles to each other.
The throat shall be cylindrical. No diameter of any cross-section shall differ by more than 0,05 % from
the value of the mean diameter. This requirement is considered to be satisfied when the deviations in
the length of any of the measured diameters comply with the said requirement in respect of deviation
from the mean.
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ISO 5167-3:2020(E)
5.1.2.6 The recess F has a diameter c equal to at least 1,06d and a length less than or equal to 0,03d.
n
The ratio of the depth (c − d)/2 of the recess to its axial length shall not be greater than 1,2.
n
The outlet edge G shall be sharp.
5.1.2.7 The total length of the nozzle, excluding the recess F, as a function of β is equal to
0,604 1d for 0,3 ≤ β ≤
and
07,,50 25 2
0,4041+− −0,,5225 d for <≤β 08.
β 3
β
5.1.2.8 The profile of the convergent inlet shall be checked by means of a template.
Two diameters of the convergent inlet in the same plane perpendicular to the axial centreline shall not
differ from each other by more than 0,1 % of their mean value.
5.1.2.9 The surface of the upstream face and the throat shall be such that they have a roughness
−4
criterion Ra ≤ 10 d.
5.1.3 Downstream face
5.1.3.1 The thickness, H shall not exceed 0,1D.
5.1.3.2 Apart from the condition given in 5.1.3.1, the profile and the surface finish of the downstream
face are not specified (see 5.1.1).
5.1.4 Material and manufacture
The ISA 1932 nozzle may be manufactured from any material and in any way, provided that it remains
in accordance with the foregoing description during flow measurement.
5.1.5 Pressure tappings
5.1.5.1 Corner pressure tappings shall be used upstream of the nozzle.
The upstream pressure tappings may be either single tappings or annular slots. Both types of tappings
may be located either in the pipe or its flanges or in carrier rings as shown in Figure 1.
The spacing between the centrelines of individual upstream tappings and face A is equal to half the
diameter or to half the width of the tappings themselves, so that the tapping holes break through the
wall flush with face A. The centreline of individual upstream tappings shall meet the centreline of the
primary device at an angle of as near 90° as possible.
The diameter δ of a single upstream tapping and the width a of annular slots are specified below. The
minimum diameter is determined in practice by the need to prevent accidental blockage and to give
satisfactory dynamic performance.
For clean fluids and vapours:
— for β ≤ 0,65: 0,005D ≤ a or δ ≤ 0,03D
— for β > 0,65: 0,01D ≤ a or δ ≤ 0,02D.
ISO 5167-3:2020(E)
For any value of β:
— for clean fluids: 1 mm ≤ a or δ ≤ 10 mm
— for vapours, in the case of annular chambers: 1 mm ≤ a ≤ 10 mm
— for vapours and for liquefied gases, in the case of single tappings: 4 mm ≤ δ ≤ 10 mm.
NOTE The requirements on size as a fraction of pipe diameter are based on geometrical similarity to the
original nozzle runs on which the discharge coefficient is based. For vapours and for liquefied gases, there are
pipe diameters for which it is not possible to manufacture a system using single tappings that is in accordance
with this document.
The annular slots usually break through the pipe over the entire perimeter, with no break in continuity.
If not, each annular chamber shall connect with the inside of the pipe by at least four openings, the axes
of which are at equal angles to one another and the individual opening area of which is at least 12 mm .
The internal diameter b of the carrier rings shall be greater than or equal to the diameter D of the pipe,
to ensure that they do not protrude into the pipe, but shall be less than or equal to 1,04D. Moreover, the
following condition shall be met:
bD− c 01,
××100≤ (4)
D D
01,,+23β
The length c of the upstream ring (see Figure 1) shall not be greater than 0,5D.
The thickness f of the slot shall be greater than or equal to twice the width a of the annular slot. The
area of the cross-section of the annular chamber, gh, shall be greater than or equal to half the total area
of the opening connecting this chamber to the inside of the pipe.
All surfaces of the ring which are in contact with the measured fluid shall be clean and shall have a well-
machined finish.
The pressure tappings connecting the annular chambers to the secondary devices are pipe-wall
tappings, circular at the point of break-through and with a diameter j between 4 mm and 10 mm.
The upstream and downstream carrier rings need not necessarily be symmetrical in relation to each
other, but they shall both conform to the preceding requirements.
The diameter of the pipe shall be measured as specified in 6.4.2, the carrier ring being regarded as part
of the primary device. This also applies to the distance requirement given in 6.4.4 so that s shall be
measured from the upstream edge of the recess formed by the carrier ring.
5.1.5.2 The downstream pressure tappings may either be corner tappings as described in 5.1.5.1 or be
as described in the remainder of this subclause.
The distance between the centre of the tapping and the upstream face of the nozzle shall be
— ≤0,15D for β ≤ 0,67;
— ≤0,20D for β > 0,67.
When installing the pressure tappings, due account shall be taken of the thickness of the gaskets and/
or sealing material.
The centreline of the tapping shall meet the pipe centreline at an angle as near to 90° as possible but in
every case within 3° of the perpendicular. At the point of break-through, the hole shall be circular. The
edges shall be flush with the internal surface of the pipe wall and as sharp as possible. To ensure the
elimination of all burrs or wire edges at the inner edge, rounding is permitted but shall be kept as small
as possible and, where it can be measured, its radius shall be less than one-tenth of the pressure-tapping
diameter. No irregularity shall appear inside the connecting hole, on the edges of the hole drilled in the
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pipe wall or on the pipe wall close to the pressure tapping. Conformity of the pressure tappings with
the requirements of this paragraph may be judged by visual inspection.
The diameter of pressure tappings shall be less than 0,13D and less than 13 mm.
No restriction is placed on the minimum diameter, which is determined in practice by the need
to prevent accidental blockage and to give satisfactory dynamic performance. The upstream and
downstream tappings shall have the same diameter.
The pressure tappings shall be circular and cylindrical over a length of at least 2,5 times the internal
diameter of the tapping, measured from the inner wall of the pipeline.
The centrelines of the pressure tappings may be located in any axial plane of the pipeline.
The axis of the upstream tapping and that of the downstream tapping may be located in different
axial planes.
5.1.6 Coefficients of ISA 1932 nozzles
5.1.6.1 Limits of use
This type of nozzle shall only be used in accordance with this document when
— 50 mm ≤ D ≤ 500 mm;
— 0,3 ≤ β ≤ 0,8;
and when Re is within the following limits:
D
4 7
— for 0,30 ≤ β < 0,44 7 × 10 ≤ Re ≤ 10 ;
D
4 7
— for 0,44 ≤ β ≤ 0,80 2 × 10 ≤ Re ≤ 10 .
D
In addition, the relative roughness of the pipe shall conform to the values given in Table 1.
Table 1 — Upper limits of relative roughness of the upstream pipe for ISA 1932 nozzles
β ≤0,35 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50 0,60 0,70 0,77 0,80
10 Ra/D 8,0 5,9 4,3 3,4 2,8 2,4 2,1 1,9 1,8 1,4 1,3 1,2 1,2
NOTE Most of the data on which this table is based were probably collected in the range Re ≤ 10 ; at higher Reynolds
D
numbers more stringent limits on pipe roughness are probably required.
Most of the experiments on which the values of the discharge coefficient C given in this document are
−4
based were carried out in pipes with a relative roughness Ra/D ≤ 1,2 × 10 . Pipes with higher relative
roughness may be used if the roughness for a distance of at least 10D upstream of the nozzle is within
the limits given in Table 1. Information as to how to determine Ra is given in ISO 5167-1.
5.1.6.2 Discharge coefficient, C
The discharge coefficient, C, is given by Formula (5):
11, 55
41,,2415
C=−0,,99000 22620ββ−−,,00175 0 0033β (5)
()
Re
D
Values of C as a function of β and Re are given for convenience in Table A.1. These values are not
D
intended for precise interpolation. Extrapolation is not permitted.
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5.1.6.3 Expansibility [expansion] factor, ε
The expansibility [expansion] factor, ε, is calculated by means of Formula (6):
24/κ ()κκ−1 /
κτ 1−β 1−τ
ε = (6)
42/κ
κ−1 1−τ
1−βτ
Formula (6) is applicable only for values of β, D and Re as specified in 5.1.6.1. Test results for
D
determination of ε are only known for air, steam and natural gas. However, there is no known objection
to using the same formula for other gases and vapours for which the isentropic exponent is known.
However, Formula (6) is applicable only if p /p ≥ 0,75.
2 1
Values of the expansibility [expansion] factor for a range of isentropic exponents, pressure ratios
and diameter ratios are given for convenience in Table A.5. These values are not intended for precise
interpolation. Extrapolation is not permitted.
5.1.7 Uncertainties
5.1.7.1 Uncertainty of discharge coefficient, C
When β, D, Re and Ra/D are assumed to be known without error, the relative uncertainty of the value
D
of C is equal to
— 0,8 % for β ≤ 0,6;
— (2β − 0,4) % for β > 0,6.
5.1.7.2 Uncertainty of expansibility [expansion] factor ε
The relative uncertainty of ε is equal to
Δp
2 %
p
5.1.8 Pressure loss, Δϖ
The pressure loss, Δϖ, for the ISA 1932 nozzle is approximately related to the differential pressure Δp
by Formula (7)
42 2
11−−ββCC−
()
ΔΔϖ = p (7)
42 2
11−−ββCC+
()
This pressure loss is the difference in static pressure between the pressure measured at the wall
on the upstream side of the primary device at a section where the influence of the approach impact
pressure adjacent to the device is still negligible (approximately D upstream of the primary device)
and that measured on the downstream side of the primary device where the static pressure recovery
by expansion of the jet may be considered as just completed (approximately 6D downstream of the
primary device).
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The pressure loss coefficient, K, for the ISA 1932 nozzle is
11−−β C
()
K = −1 (8)
Cβ
where K is defined by Formula (9):
Δϖ
K= (9)
ρ U
5.2 Long radius nozzles
5.2.1 General
There are two types of long radius nozzles, which are called
— high-ratio nozzles (0,25 ≤ β ≤ 0,8);
— low-ratio nozzles (0,20 ≤ β ≤ 0,5).
For β values between 0,25 and 0,5 either design may be used.
Figure 2 illustrates the geometric shapes of long radius nozzles, showing cross-sections passing through
the throat centrelines.
The reference letters used in the text refer to those shown on Figure 2.
Both types of nozzles consist of a convergent inlet, whose shape is a quarter ellipse, and a cylindrical
throat.
That part of the nozzle which is inside the pipe shall be circular, with the possible exception of the holes
of the pressure tappings.
5.2.2 Profile of high-ratio nozzle
5.2.2.1 The inner face can be characterized by
— a convergent section A;
— a cylindrical throat B;
— a plain end C.
5.2.2.2 The convergent section A has the shape of a quarter ellipse.
The centre of the ellipse is at a distance D/2 from the axial centreline. The major centreline of the ellipse
is parallel to the axial centreline. The value of half the major axis is D/2. The value of half the minor axis
is (D − d)/2.
The profile of the convergent section shall be checked by means of a template. Two diameters of the
convergent section in the same plane perpendicular to the centreline shall not differ from each other by
more than 0,1 % of their mean value.
5.2.2.3 The throat B has a diameter d and a length 0,6d.
The value d of the diameter of the throat shall be taken as the mean of the measurements of at least four
diameters distributed in axial planes and at approximately equal angles to each other.
ISO 516
...
SLOVENSKI STANDARD
oSIST prEN ISO 5167-3:2020
01-januar-2020
Merjenje pretoka fluida na osnovi tlačne razlike, povzročene z napravo, vstavljeno
v polno zapolnjen vod s krožnim prerezom - 3. del: Šobe in Venturijeve šobe
(ISO/DIS 5167-3:2019)
Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular
cross-section conduits running full - Part 3: Nozzles and Venturi nozzles (ISO/DIS 5167-
3:2019)
Durchflussmessung von Fluiden mit Drosselgeräten in voll durchströmten Leitungen mit
Kreisquerschnitt - Teil 3: Düsen und Venturidüsen (ISO/DIS 5167-3:2019)
Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des
conduites en charge de section circulaire - Partie 3: Tuyères et Venturi-tuyères (ISO/DIS
5167-3:2019)
Ta slovenski standard je istoveten z: prEN ISO 5167-3
ICS:
17.120.10 Pretok v zaprtih vodih Flow in closed conduits
oSIST prEN ISO 5167-3:2020 de
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
oSIST prEN ISO 5167-3:2020
oSIST prEN ISO 5167-3:2020
ENTWURF
EUROPÄISCHE NORM
prEN ISO 5167-3
EUROPEAN STANDARD
NORME EUROPÉENNE
Oktober 2019
ICS 17.120.10 Vorgesehen als Ersatz für EN ISO 5167-3:2003
Deutsche Fassung
Durchflussmessung von Fluiden mit Drosselgeräten in voll
durchströmten Leitungen mit Kreisquerschnitt - Teil 3: Düsen
und Venturidüsen (ISO/DIS 5167-3:2019)
Measurement of fluid flow by means of pressure Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils
differential devices inserted in circular cross-section déprimogènes insérés dans des conduites en charge de
conduits running full - Part 3: Nozzles and Venturi section circulaire - Partie 3: Tuyères et Venturi-tuyères
nozzles (ISO/DIS 5167-3:2019) (ISO/DIS 5167-3:2019)
Dieser Europäische Norm-Entwurf wird den CEN-Mitgliedern zur parallelen Umfrage vorgelegt. Er wurde vom Technischen
Komitee CEN/SS F05 erstellt.
Wenn aus diesem Norm-Entwurf eine Europäische Norm wird, sind die CEN-Mitglieder gehalten, die CEN-Geschäftsordnung zu
erfüllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europäischen Norm ohne jede Änderung der Status einer
nationalen Norm zu geben ist.
Dieser Europäische Norm-Entwurf wurde von CEN in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Französisch) erstellt. Eine
Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durch Übersetzung in seine
Landessprache gemacht und dem CEN-CENELEC-Management-Zentrum mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die
offiziellen Fassungen.
CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Bulgarien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland,
Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen,
Österreich, Polen, Portugal, der Republik Nordmazedonien, Rumänien, Schweden, der Schweiz, Serbien, der Slowakei, Slowenien,
Spanien, der Tschechischen Republik, der Türkei, Ungarn, dem Vereinigten Königreich und Zypern.
Die Empfänger dieses Norm-Entwurfs werden gebeten, mit ihren Kommentaren jegliche relevante Patentrechte, die sie kennen,
mitzuteilen und unterstützende Dokumentationen zur Verfügung zu stellen.
Warnvermerk : Dieses Schriftstück hat noch nicht den Status einer Europäischen Norm. Es wird zur Prüfung und Stellungnahme
vorgelegt. Es kann sich noch ohne Ankündigung ändern und darf nicht als Europäischen Norm in Bezug genommen werden.
EUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG
EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION
COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION
CEN-CENELEC Management-Zentrum: Rue de la Science 23, B-1040 Brüssel
© 2019 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Ref. Nr. prEN ISO 5167-3:2019 D
Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN
vorbehalten.
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Inhalt
Seite
Europäisches Vorwort . 4
Vorwort . 5
Einleitung . 6
1 Anwendungsbereich . 7
2 Normative Verweisungen . 7
3 Begriffe . 7
4 Messprinzip und Berechnungsverfahren . 8
5 Düsen und Venturidüsen . 8
5.1 ISA-1932-Düse . 8
5.1.1 Allgemeine Beschreibung der Form . 8
5.1.2 Profil der Düse . 9
5.1.3 Rückseite . 11
5.1.4 Werkstoff und Herstellung . 11
5.1.5 Druckentnahmen . 11
5.1.6 Koeffizienten der ISA-1932-Düse . 13
5.1.7 Unsicherheiten . 14
5.1.8 Druckverlust Δϖ . 14
5.2 Langradius-Düsen . 15
5.2.1 Allgemeines . 15
5.2.2 Profil der Düse mit großem Durchmesserverhältnis . 15
5.2.3 Profil der Düse mit kleinem Durchmesserverhältnis . 17
5.2.4 Werkstoff und Herstellung . 17
5.2.5 Druckentnahmen . 17
5.2.6 Koeffizienten für Langradius-Düsen . 18
5.2.7 Unsicherheiten . 19
5.2.8 Druckverlust Δϖ . 19
5.3 Düse mit Entnahmebohrung am Halsteil . 19
5.3.1 Allgemeines . 19
5.3.2 Profil der Düse mit Entnahmebohrung am Halsteil . 19
5.3.3 Werkstoff und Herstellung . 20
5.3.4 Druckentnahmen . 21
5.3.5 Koeffizienten . 21
5.3.6 Unsicherheiten . 22
5.3.7 Kalibrierung und Extrapolation . 22
5.3.8 Druckverlust . 23
5.4 Venturidüse . 23
5.4.1 Allgemeine Beschreibung der Form . 23
5.4.2 Werkstoff und Herstellung . 25
5.4.3 Druckentnahmen . 25
5.4.4 Koeffizienten . 26
5.4.5 Unsicherheiten . 27
5.4.6 Druckverlust . 27
6 Anforderungen an den Einbau . 28
6.1 Allgemeines . 28
6.2 Mindestlängen störungsfreier gerader Rohrstrecken im Ein- und Auslauf zwischen
verschiedenen Einbaustörungen und der Düse . 28
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prEN ISO 5167-3:2019 (D)
6.3 Strömungsumformer und Strömungsgleichrichter . 34
6.4 Rundheit und Zylinderform des Rohres . 34
6.5 Anordnung von Düse und Fassungsringen . 37
6.6 Halterungen und Dichtungen . 37
7 Durchflusskalibrierung von Düsen . 37
7.1 Allgemeines . 37
7.2 Prüfeinrichtung . 38
7.3 Einbau des Durchflussmessers . 38
7.4 Gestaltung des Prüfprogramms . 38
7.5 Angabe der Kalibrierergebnisse im Bericht . 38
7.6 Unsicherheitsanalyse der Kalibrierung . 39
7.6.1 Allgemeines . 39
7.6.2 Unsicherheit der Prüfeinrichtung . 39
7.6.3 Unsicherheit der Düse . 39
Anhang A (informativ) Tabellen für Durchflusskoeffizienten und Expansionszahlen . 40
Anhang B (informativ) Strömungsgleichrichter vom Akashi-Typ (Mitsubishi-Typ) . 48
Literaturhinweise . 49
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Europäisches Vorwort
Dieses Dokument (prEN ISO 5167-3:2019) wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 30 „Measurement of
fluid flow in closed conduits“ in Zusammenarbeit mit dem Technischen Komitee CEN/SS F05
„Messinstrumente“ erarbeitet, dessen Sekretariat von CCMC gehalten wird.
Dieses Dokument ist derzeit zur parallelen Umfrage vorgelegt.
Dieses Dokument wird EN ISO 5167-3:2004 ersetzen.
Anerkennungsnotiz
Der Text von ISO/DIS 5167-3:2019 wurde von CEN als prEN ISO 5167-3:2019 ohne irgendeine Abänderung
genehmigt.
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Vorwort
ISO (die Internationale Organisation für Normung) ist eine weltweite Vereinigung nationaler
Normungsorganisationen (ISO-Mitgliedsorganisationen). Die Erstellung von Internationalen Normen wird
üblicherweise von Technischen Komitees von ISO durchgeführt. Jede Mitgliedsorganisation, die Interesse an
einem Thema hat, für welches ein Technisches Komitee gegründet wurde, hat das Recht, in diesem Komitee
vertreten zu sein. Internationale staatliche und nichtstaatliche Organisationen, die in engem Kontakt mit ISO
stehen, nehmen ebenfalls an der Arbeit teil. ISO arbeitet bei allen elektrotechnischen Themen eng mit der
Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) zusammen.
Die Verfahren, die bei der Entwicklung dieses Dokuments angewendet wurden und die für die weitere Pflege
vorgesehen sind, werden in den ISO/IEC-Direktiven, Teil 1 beschrieben. Es sollten insbesondere die
unterschiedlichen Annahmekriterien für die verschiedenen ISO-Dokumentenarten beachtet werden. Dieses
Dokument wurde in Übereinstimmung mit den Gestaltungsregeln der ISO/IEC-Direktiven, Teil 2 erarbeitet
(siehe www.iso.org/directives).
Es wird auf die Möglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berühren
können. ISO ist nicht dafür verantwortlich, einige oder alle diesbezüglichen Patentrechte zu identifizieren.
Details zu allen während der Entwicklung des Dokuments identifizierten Patentrechten finden sich in der
Einleitung und/oder in der ISO-Liste der erhaltenen Patenterklärungen (siehe www.iso.org/patents).
Jeder in diesem Dokument verwendete Handelsname dient nur zur Unterrichtung der Anwender und
bedeutet keine Anerkennung.
Für eine Erläuterung des freiwilligen Charakters von Normen, der Bedeutung ISO-spezifischer Begriffe und
Ausdrücke in Bezug auf Konformitätsbewertungen sowie Informationen darüber, wie ISO die Grundsätze der
Welthandelsorganisation (WTO, en: World Trade Organization) hinsichtlich technischer Handelshemmnisse
(TBT, en: Technical Barriers to Trade) berücksichtigt, siehe www.iso.org/iso/foreword.html.
Dieses Dokument wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 30, Measurement of fluid flows in closed conduits,
Unterkomitee SC 2, Pressure differential devices erarbeitet.
Diese zweite Ausgabe ersetzt die erste Ausgabe (ISO 5167-3:2003), die technisch überarbeitet wurde.
ISO 5167 besteht aus den folgenden Teilen.
Teil 1: Allgemeine Grundlagen und Anforderungen
Teil 2: Blenden
Teil 3: Düsen und Venturidüsen
Teil 4: Venturirohre
Teil 5: Konus-Durchflussmesser
Teil 6: Keil-Durchflussmesser
oSIST prEN ISO 5167-3:2020
prEN ISO 5167-3:2019 (D)
Einleitung
ISO 5167 enthält in sechs Teilen die geometrischen Formen und Maße von Blenden, Düsen, Venturirohren,
Konus-Durchflussmessern und Keil-Durchflussmessern und behandelt deren Anwendung (Einbau- und
Betriebsbedingungen) in voll durchströmten Rohrleitungen zur Bestimmung des Durchflusses. Weiterhin
werden die notwendigen Informationen über die Berechnungsgrundlagen zur Bestimmung des Durchflusses
und für dessen zugehörige Messunsicherheit gegeben.
ISO 5167 (alle Teile) ist nur für Drosselgeräte anwendbar, in denen die Strömung in allen Messquerschnitten
im Unterschallbereich liegt. Das Fluid muss als einphasig betrachtet werden können. ISO 5167 ist nicht für
Messungen bei pulsierenden Strömungen anwendbar. Ferner kann jedes dieser Drosselgeräte nur in
festgelegten Grenzen für den Rohrdurchmesser und die Reynolds-Zahl benutzt werden.
In ISO 5167 (alle Teile) werden nur Bauarten von Drosselgeräten behandelt, für die Kalibrierungen in
genügender Anzahl und Genauigkeit durchgeführt wurden, sodass die funktionalen Zusammenhänge
zwischen deren Ergebnissen und Eingangsdaten auf ähnliche Anordnungen innerhalb bestimmter Grenzen
der Messunsicherheit verallgemeinert werden können.
In Rohrleitungen eingebaute Blenden, Düsen und Venturirohre werden „Primärgeräte“ genannt. Die
Benennung Primärgerät schließt die Druckentnahmen ein. Alle weiteren Messgeräte, die für die Bestimmung
des Durchflusses erforderlich sind, werden als „Sekundärgeräte“ bezeichnet. ISO 5167 (alle Teile) gilt nur für
Primärgeräte. Sekundärgeräte werden nur bei Bedarf erwähnt.
ISO 5167 besteht aus den folgenden sechs Teilen.
a) ISO 5167-1 enthält allgemeine Angaben wie Begriffe, Symbole, Messprinzipien, Anforderungen und
Unsicherheitsangaben, die für alle in Teil 2, Teil 3, Teil 4, Teil 5 und Teil 6 von ISO 5167 enthaltenen
Geräte zutreffen.
b) ISO 5167-2 legt Blenden, die mit Eck-Druckentnahmen, D- und D/2-Druckentnahmen und mit Flansch-
Druckentnahmen angewendet werden können, fest.
c) ISO 5167-3 legt ISA-1932-Düsen , Langradius-Düsen, Düsen mit Entnahmebohrung am Halsteil und
Venturidüsen, die sich sowohl in der Form als auch hinsichtlich der Lage der Druckentnahmen
voneinander unterscheiden, fest.
d) ISO 5167-4 legt klassische Venturirohre fest.
e) ISO 5167-5 legt Konus-Durchflussmesser fest.
f) ISO 5167-6 legt Keil-Durchflussmesser fest.
Aspekte der Sicherheit werden in ISO 5167 Teil 1 bis Teil 6 nicht behandelt. Es ist die Verantwortung des
Anwenders sicherzustellen, dass das System den zutreffenden Sicherheitsregeln entspricht.
1 Siehe ISO 2186:1973 „Durchfluss von Fluiden in geschlossenen Leitungen — Anschlüsse zur Drucksignalübertragung
zwischen Primär- und Sekundärelementen“.
2 Blenden mit Vena-Contracta-Druckentnahmen werden in ISO 5167 nicht behandelt.
3 ISA ist die Abkürzung für „International Federation of the National Standardizing Associations“, dem Vorgänger der
ISO vor 1946.
4 In den USA wird das klassische Venturirohr vielfach „Herschel Venturi tube“ genannt.
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1 Anwendungsbereich
Dieser Teil von ISO 5167 legt die geometrischen Formen und Maße sowie die Anwendung (Einbau- und
Betriebsbedingungen) von Düsen und Venturidüsen, die in einer voll durchströmten Rohrleitung zur
Bestimmung des Durchflusses eingebaut sind, fest.
Dieser Teil von ISO 5167 enthält grundlegende Informationen für die Durchflussberechnung und ist
gemeinsam mit den in ISO 5167-1 festgelegten Anforderungen anzuwenden.
Dieser Teil von ISO 5167 gilt nur für Düsen und Venturidüsen, in denen die Strömung im gesamten
Messquerschnitt im Unterschallbereich liegt und wo das Fluid als einphasig betrachtet werden kann.
Weiterhin kann jedes Gerät nur innerhalb festgelegter Grenzen für Rohrdurchmesser, Rohrrauheit,
Durchmesserverhältnis und Reynolds-Zahl verwendet werden. Dieser Teil von ISO 5167 gilt nicht für
Messungen bei pulsierenden Strömungen, für Rohrdurchmesser kleiner als 50 mm oder größer als 630 mm
und für Reynolds-Zahlen unter 10 000.
Dieser Teil von ISO 5167 behandelt
a) drei Arten von Norm-Düsen:
1) ISA3-1932-Düsen;
2) die Langradius-Düse ;
3) Düse mit Entnahmebohrung am Halsteil;
b) die Venturidüse.
Die drei Arten von Norm-Düsen sind grundsätzlich verschieden und sind in diesem Teil von ISO 5167
getrennt behandelt. Die Venturidüse hat die gleiche Stirnseite auf der Einlaufseite wie die ISA-1932-Düse,
aber einen divergierenden Abschnitt und deswegen eine andere Anordnung der Druckentnahmen auf der
Auslaufseite und wird deshalb getrennt beschrieben. Diese Ausführung hat einen geringeren Druckverlust
als eine gleichartige Düse. Für alle Düsen und für die Venturidüse wurden direkte Kalibrierungen,
ausreichend in Anzahl, Spreizung und Qualität, durchgeführt, sodass deren Ergebnisse und Koeffizienten auf
ähnliche Anordnungen innerhalb bestimmter Grenzen der Messunsicherheit übertragbar sind.
2 Normative Verweisungen
Die folgenden zitierten Dokumente sind für die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten
Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte
Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschließlich aller Änderungen).
ISO 4006:1991, Measurement of fluid flow in closed conduits — Vocabulary and symbols
ISO 5167-1:2003, Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-
section conduits running full — Part 1: General principles and requirements
3 Begriffe
Für die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach ISO 4006 und ISO 5167-1.
5 Die Langradius-Düse weicht von der ISA-1932-Düse durch Form und Lage der Druckentnahmen ab.
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4 Messprinzip und Berechnungsverfahren
Das Messprinzip beruht auf dem Einbau einer Düse oder einer Venturidüse in eine voll durchströmte
Rohrleitung. Der Einbau der Düse erzeugt eine Differenz der statischen Drücke zwischen dem Einlauf und
dem Drosselquerschnitt. Der Durchfluss kann aus diesem gemessenen Wirkdruck, aus den Stoffwerten des
Fluids und aus den geometrischen Daten (jeweils unter Betriebsbedingungen) bestimmt werden. Dabei wird
vorausgesetzt, dass dieser Düse eine unter gleichen Betriebsbedingungen kalibrierte Düse geometrisch
ähnlich ist, d. h., dass sie mit diesem Teil von ISO 5167 übereinstimmt.
Der Massendurchfluss kann durch Gleichung (1) bestimmt werden:
𝐶𝐶 𝜋𝜋
𝑞𝑞 = 𝜀𝜀 𝑑𝑑 2∆𝑝𝑝𝜌𝜌
�
𝑚𝑚 1 1 (1)
�1−𝛽𝛽
Die Messunsicherheit des bestimmten Massendurchflusses lässt sich nach dem in ISO 5167-1:2003,
Abschnitt 8 beschriebenen Verfahren berechnen.
Entsprechend berechnet sich der Wert des Volumendurchflusses, q , aus Gleichung (2):
V
𝑞𝑞
𝑚𝑚
𝑞𝑞 =
(2)
𝑣𝑣
𝜌𝜌
Darin ist ρ die Dichte des Fluids bei der Temperatur und dem Druck, auf die das Volumen bezogen wird.
Der Prozess der Berechnung des Massendurchflusses erfolgt durch Ersetzen der verschiedenen
Gleichungselemente im rechten Teil der vorstehenden Gleichung (1) durch ihre numerischen Werte.
Tabelle A.1 bis Tabelle A.5 dienen der praktischen Handhabung. Tabelle A.1, Tabelle A.2 und Tabelle A.4
enthalten die Werte von C als Funktion von β. Die Tabelle A.3 enthält die Werte von C als Funktion von Re .
d
Tabelle A.5 enthält den Expansionsfaktor ε. Sie sind nicht für eine genaue Interpolation bestimmt.
Extrapolation ist nicht zulässig.
Der Durchflusskoeffizient C kann von Re oder Re abhängen, wobei Re selbst eine Funktion von q ist und
D d D m
durch Iteration ermittelt wird (siehe hierzu ISO 5167-1 als Anleitung bezüglich der Auswahl des
Iterationsverfahrens und der ersten Annahmen).
Die in Gleichung (1) angegebenen Werte für die Durchmesser d und D entsprechen den Werten der
Durchmesser unter Betriebsbedingungen. Messungen, die unter anderen Bedingungen durchgeführt werden,
sollten infolge Expansion oder Kontraktion der Düse und der Rohrleitung mit der Temperatur und dem
Druck des Fluids korrigiert werden und auf die Bedingungen während der Durchflussmessung umgerechnet
werden.
Es wird vorausgesetzt, dass die Dichte und die Viskosität des Fluids bei Betriebsbedingungen bekannt sind.
Handelt es sich um ein kompressibles Fluid, ist es erforderlich, auch den Isentropenexponenten unter
Betriebsbedingungen zu kennen.
5 Düsen und Venturidüsen
5.1 ISA-1932-Düse
5.1.1 Allgemeine Beschreibung der Form
Der Teil der Düse, der sich innerhalb der Rohrleitung befindet, ist rotationssymmetrisch. Die Düse besteht
aus einem sich verengenden Teil mit einem gerundeten Profil und aus einem zylindrischen Halsteil.
Bild 1 zeigt einen Schnitt durch eine ISA-1932-Düse an einer Ebene, die durch die Mittellinie des Halsteiles
führt.
Die Buchstaben im folgenden Text beziehen sich auf Bild 1.
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5.1.2 Profil der Düse
5.1.2.1 Das Profil der Düse kann charakterisiert sein durch:
die zur Mittellinie senkrecht stehende ebene Stirnfläche A;
den sich verengenden Teil, bestehend aus den zwei Kreisbögen B und C;
den zylindrischen Halsteil E;
den möglichen Schutzrand F (nur erforderlich, wenn eine Beschädigung der Austrittskante G zu
befürchten ist).
5.1.2.2 Die Stirnfläche A ist durch die Fläche zwischen koaxialen Kreisen um die Mittellinie mit den
Durchmessern 1,5d und dem Rohrinnendurchmesser D begrenzt.
Für d = 2D/3 ist die radiale Breite der Stirnfläche gleich null.
Bei d >2D/3 ist innerhalb der Rohrleitung keine ebene Stirnfläche vorhanden. In diesem Fall wird die Düse
so hergestellt, als ob D größer als 1,5d wäre, und die Stirnfläche wird so abgedreht, dass der größte
Durchmesser des Einlaufprofils gleich dem Rohrdurchmesser D ist [siehe 5.1.2.7 und Bild 1 b)].
5.1.2.3 Der Kreisbogen B geht für d < 2 D/3 tangential in die Stirnfläche A über. Sein Radius R ist gleich
0,2d ± 0,02d für β < 0,5 und 0,2d ± 0,006d für β ≥ 0,5. Sein Mittelpunkt hat einen Abstand von 0,2d von der
Stirnfläche A und von 0,75d von der Mittellinie.
5.1.2.4 Der Kreisbogen C geht tangential in den Kreisbogen B und den Halsteil E über. Sein Radius R ist
gleich d/3 ± 0,033d für β < 0,5 und d/3 ± 0,01d für β ≥ 0,5. Sein Mittelpunkt hat einen Abstand von
d/2 + d/3 = 5d/6 von der Mittellinie und von der Stirnfläche A einen Abstand
12 + 39
√
𝑎𝑎 =� �𝑑𝑑 = 0,304 1 𝑑𝑑 (3)
𝑛𝑛
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Legende
1 abzudrehender Teil
a Siehe 5.1.2.7
b Strömungsrichtung
Bild 1 — ISA-1932-Düse
5.1.2.5 Der Halsteil E hat einen Durchmesser d und die Länge b = 0,3d.
n
Als Durchmesser d des zylindrischen Teiles ist der arithmetische Mittelwert von mindestens vier
Durchmessern zu nehmen, die in verschiedenen axialen Ebenen mit annähernd gleichen Winkelabständen
zueinander verteilt werden.
Der Halsteil muss zylindrisch sein. Kein Durchmesser darf um mehr als 0,05 % vom mittleren Durchmesser d
abweichen. Diese Anforderung gilt als erfüllt, wenn keiner der gemessenen Durchmesser die oben genannte
Grenze in Bezug auf die Grenzabweichung vom Mittelwert überschreitet.
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5.1.2.6 Der Schutzrand F hat einen Durchmesser c von mindestens 1,06d und eine Länge von 0,03d. Das
n
Verhältnis der Höhe (c − d)/2 zu seiner axialen Länge darf nicht größer als 1,2 sein.
n
Die Auslaufkante G muss scharfkantig sein.
5.1.2.7 Die Gesamtlänge der Düse ohne den Schutzrand F als Funktion von β ist gleich
0,604 1𝑑𝑑 für 0,3 ≤𝛽𝛽≤
und
0,75 0,25 2
�0,404 1 + − − 0,522 5�𝑑𝑑 für <𝛽𝛽≤ 0,8.
�
𝛽𝛽 𝛽𝛽 3
5.1.2.8 Das sich verengende Profil im Einlauf muss mit einer Schablone geprüft werden.
Zwei Durchmesser des Profils im Einlauf in derselben zur Mittellinie senkrechten Ebene dürfen sich
höchstens um 0,1 % ihres Mittelwertes voneinander unterscheiden.
5.1.2.9 Die Oberfläche der Einlaufseite und die des Halsteils müssen so beschaffen sein, dass sie einen
−4
arithmetischen Mittenrauhwert von Ra ≤ 10 d aufweisen.
5.1.3 Rückseite
5.1.3.1 Die Dicke H darf den Wert 0,1D nicht überschreiten
5.1.3.2 Abgesehen von der Bedingung in 5.1.3.1 bestehen für das Profil und die
Oberflächenbeschaffenheit der Rückseite keine besonderen Anforderungen (siehe 5.1.1).
5.1.4 Werkstoff und Herstellung
Die ISA-1932-Düse darf aus jedem Material und nach jedem beliebigen Fertigungsverfahren hergestellt
werden, sofern sie während der Durchflussmessung mit der vorhergehenden Beschreibung in
Übereinstimmung bleibt.
5.1.5 Druckentnahmen
5.1.5.1 Die Eck-Druckentnahmen müssen stromaufwärts der Düse angeordnet sein.
Die Plus-Druckentnahmen dürfen entweder Einzelentnahmen oder ringförmige Schlitze sein. Beide
Entnahmeformen dürfen entweder direkt im Rohr oder in Flanschen oder auch in Fassungsringen
untergebracht werden, wie dies im Bild 1 dargestellt ist.
Damit die Entnahmebohrungen mit der Rohrwand bündig sind, muss der Zwischenraum zwischen den
Mittellinien der einzelnen Plus-Druckentnahmen und der Stirnseite A gleich der Hälfte des Durchmessers
oder gleich der Hälfte der Breite der Druckentnahmen selbst sein. Die Mittellinien der einzelnen Plus-
Druckentnahmen müssen die Mittellinie der Düse so genau wie möglich unter einem Winkel von 90° treffen.
Nachfolgend sind der Durchmesser δ einer Einzelanbohrung oder die Schlitzweite a angegeben. Der untere
Grenzwert für den Durchmesser ist praktisch nur durch die Gefahr einer Verstopfung oder durch
unzureichende Dynamik der Übertragung bestimmt.
Saubere Fluide und Dämpfe:
für β ≤ 0,65: 0,005D ≤ a oder δ ≤ 0,03D;
für β > 0,65: 0,01D ≤ a oder δ ≤ 0,02D.
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Für jeden Wert von β:
für saubere Fluide: 1 mm ≤ a oder δ ≤ 10 mm;
für Dämpfe, im Falle von Ringkammern: 1 mm ≤ a ≤ 10 mm;
für Dämpfe und verflüssigte Gase bei Einzelanbohrungen: 4 mm ≤ δ ≤ 10 mm.
Üblicherweise ist der Ringspalt über den ganzen Umfang, also ohne Unterbrechung, mit dem Rohrinneren
verbunden. Andernfalls muss jede Ringkammer über mindestens vier Öffnungen mit dem Rohrinneren
verbunden sein, deren Achsen gleiche Winkel zueinander haben und deren Öffnungsfläche mindestens je
12 mm beträgt.
Um sicherzustellen, dass die Fassungsringe nicht ins Rohr hineinragen, muss deren Innendurchmesser b
gleich oder größer als der Rohrdurchmesser D sein. Er darf jedoch einen Wert von 1,04D nicht
überschreiten. Folgende Bedingungen müssen erfüllt sein:
𝑏𝑏−𝐷𝐷 𝑐𝑐 0,1
× × 100≤ (4)
𝐷𝐷 𝐷𝐷 0,1 + 2,3𝛽𝛽
Die Länge c des Fassungsringes auf der Einlaufseite (siehe Bild 1) darf nicht größer als 0,5D sein.
Die Schlitztiefe f muss gleich oder größer sein als die doppelte Schlitzweite a. Der Querschnitt der
Ringkammer, gh, muss gleich oder größer sein als die Hälfte der gesamten Fläche der Öffnungen, die das
Rohrinnere mit der Ringkammer verbindet.
Die Flächen des Fassungsringes, die mit dem zu messenden Fluid in Berührung kommen, müssen sorgfältig
bearbeitet und sauber sein.
Die Entnahmebohrungen, welche die Ringkammern mit den Sekundärgeräten verbinden, müssen rund sein
und einen Durchmesser j zwischen 4 mm und 10 mm aufweisen.
Die Fassungsringe auf der Einlauf- und Auslaufseite müssen nicht unbedingt symmetrisch zueinander sein,
sie müssen aber beide die bereits genannten Anforderungen erfüllen.
Der Rohrdurchmesser muss nach 6.4.2 gemessen werden, wobei der Fassungsring als Teil der Düse
angesehen werden muss. Dies gilt auch für die nach 6.4.4 angegebene Anforderung für den Abstand, sodass
die Länge s von der Anströmkante des rückspringenden Fassungsringes aus gemessen werden muss.
5.1.5.2 Die Minus-Druckentnahmen dürfen entweder Eck-Druckentnahmen nach 5.1.5.1 sein oder solche
nach den Beschreibungen dieses Abschnittes.
Der Abstand zwischen dem Zentrum der Druckentnahme und der Vorderseite der Düse muss
≤ 0,15D für β ≤ 0,67
≤ 0,20D für β > 0,67
betragen.
Beim Einbau der Druckentnahmen muss der Dicke der Dichtungen und des Dichtungsmaterials
entsprechende Bedeutung zugemessen werden.
Die Mittellinie der Druckentnahme muss die Mittellinie der Rohrachse möglichst unter einem Winkel von
90° schneiden, muss aber in jedem Fall innerhalb 3° zur Senkrechten liegen. Am Durchbruch zur
Rohrinnenseite muss die Bohrung rund sein. Ihre Kante muss mit der Rohrinnenseite bündig, frei von Grat
und so scharf wie möglich sein. Um Bohrgrat oder Späne sicher zu entfernen, ist eine kleine Abrundung der
inneren Kante zulässig, die jedoch so klein wie möglich sein muss. Falls eine Messung möglich ist, muss der
Kantenradius kleiner als ein Zehntel des Bohrungsdurchmessers sein. Die Innenseite der Entnahmebohrung,
die Bohrungskante an der Rohrinnenseite oder die Wand an der Rohrinnenseite nahe der Druckentnahme
dürfen keine Unregelmäßigkeiten aufweisen. Für die Beurteilung der Übereinstimmung der
Entnahmebohrung mit den Anforderungen dieses Absatzes ist eine Sichtprüfung ausreichend.
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Der Durchmesser von Entnahmebohrungen muss kleiner als 0,13D und kleiner als 13 mm sein.
Für den Mindestdurchmesser gibt es keine Einschränkung, er ist praktisch nur durch die Gefahr einer
Verstopfung oder durch unzureichende Dynamik der Übertragung festgelegt. Die Plus- und Minus-
Druckentnahmen müssen den gleichen Durchmesser haben.
Die Entnahmebohrungen müssen, gemessen von der Rohrinnenseite, über eine Länge von mindestens
2,5-mal Bohrungsdurchmesser kreisrund und zylindrisch sein.
Die Mittellinien der Druckentnahmen dürfen in jeder axialen Ebene der Rohrleitung liegen.
Die Achse der Plus-Druckentnahme und die der Minus-Druckentnahme dürfen in verschiedenen axialen
Ebenen liegen.
5.1.6 Koeffizienten der ISA-1932-Düse
5.1.6.1 Anwendungsgrenzen
Diese Düsenart nach diesem Teil von ISO 5167 darf nur dann verwendet werden, wenn die nachstehenden
Grenzen eingehalten werden:
50 mm ≤ D ≤ 500 mm;
0,3 ≤ β ≤ 0,8;
und wenn Re innerhalb folgender Grenzen liegt:
D
4 7
für 0,30 ≤ β < 0,44 7 × 10 ≤ Re ≤ 10 ;
D
4 7
für 0,44 ≤ β ≤ 0,80 2 × 10 ≤ Re ≤ 10 .
D
Zusätzlich muss die relative Rohrrauheit den Werten nach Tabelle 1 entsprechen.
Tabelle 1 — Obere Grenzwerte der relativen Rohrrauheit im Einlauf von ISA-1932-Düsen
β ≤ 0,35 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50 0,60 0,70 0,77 0,80
8,0 5,9 4,3 3,4 2,8 2,4 2,1 1,9 1,8 1,4 1,3 1,2 1,2
10 Ra/D
ANMERKUNG Die meisten Daten, auf denen die Tabelle beruht, wurden höchstwahrscheinlich im Bereich Re ≤ 10
D
gesammelt. Bei höheren Reynolds-Zahlen sind für die Rohrrauheit wahrscheinlich strengere Grenzen erforderlich.
Die meisten Versuche, auf denen die Durchflusskoeffizienten C dieses Teiles von ISO 5167 beruhen, wurden
−4
in Rohren mit einer relativen Rohrrauheit Ra/D ≤ 1,2 × 10 durchgeführt. Rohre mit größerer relativer
Rohrrauheit dürfen verwendet werden, wenn die Rauheit innerhalb 10D im Einlauf innerhalb der in
Tabelle 1 gegebenen Grenzen liegt. Zur Bestimmung von Ra siehe ISO 5167-1.
5.1.6.2 Durchflusskoeffizient C
Der Durchflusskoeffizient C ist durch Gleichung (5) gegeben:
1,15
4,1 2 4,15
(5)
𝐶𝐶 = 0,990 0− 0,226 2𝛽𝛽 − (0,001 75𝛽𝛽 − 0,003 3𝛽𝛽 )� �
𝑅𝑅𝑅𝑅
𝐷𝐷
Werte für C als Funktion von β und Re sind zur bequemen Handhabung in Tabelle A.1 angegeben. Diese
D
Werte sind nicht für eine genaue Interpolation bestimmt. Extrapolation ist nicht zulässig.
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5.1.6.3 Expansionszahl ε
Die Expansionszahl ε wird nach Gleichung (6) berechnet:
⁄ ( )⁄
2 𝑘𝑘 4 𝑘𝑘−1 𝑘𝑘
𝑘𝑘𝑘𝑘 1−𝛽𝛽 1−𝑘𝑘
(6)
𝜀𝜀 =�� �� �� �
4 2⁄𝑘𝑘
𝑘𝑘− 1 1−𝛽𝛽𝑘𝑘 1−𝑘𝑘
Gleichung (6) ist nur für die in 5.1.6.1 festgelegten Werte von β, D und Re geeignet. Versuchsergebnisse für
D
die Bestimmung von ε sind nur für Luft, Dampf und Erdgas bekannt. Es gibt jedoch keine bekannten
Einwände, die Gleichung auf andere Gase und Dämpfe mit bekannten Isentropenexponenten anzuwenden.
Gleichung (6) ist nur für p /p ≥ 0,75 anwendbar.
2 1
Werte für die Expansionszahl für einen Bereich von Isentropenexponenten, Druckverhältnissen und
Durchmesserverhältnissen sind zur bequemen Handhabung in Tabelle A.5 angegeben. Diese Werte sind
nicht für eine genaue Interpolation bestimmt. Extrapolation ist nicht zulässig.
5.1.7 Unsicherheiten
5.1.7.1 Unsicherheit des Durchflusskoeffizienten C
Wenn β, D, Re und Ra/D als fehlerfrei angenommen werden können, beträgt die relative Unsicherheit von C
D
0,8 % für β ≤ 0,6;
(2β − 0,4) % für β > 0,6.
5.1.7.2 Unsicherheit der Expansionszahl ε
Die relative Unsicherheit der Expansionszahl ε ist gleich
∆𝑝𝑝
2 %.
𝑝𝑝
5.1.8 Druckverlust Δϖ
Der Druckverlust Δϖ für die ISA-1932-Düse kann näherungsweise aus dem Wirkdruck Δp durch
Gleichung (7) berechnet werden.
4 2
�1−𝛽𝛽 −𝐶𝐶𝛽𝛽
(7)
∆∞ = ∆𝜌𝜌
4 2
�1−𝛽𝛽 +𝐶𝐶𝛽𝛽
Dieser Druckverlust ist die Differenz der statischen Drücke zwischen der Einlaufseite der Düse an einer
Stelle, an welcher der Einfluss des Staudruckes vernachlässigt werden darf (etwa 1D vor der Düse), und der
Auslaufseite an einer Stelle, an welcher der Rückgewinn des statischen Druckes durch Strahlaufweitung
abgeschlossen ist (etwa 6D hinter der Düse).
Der Koeffizient K für den Druckverlust der ISA-1932-Düse ist
4 2
�1−𝛽𝛽 (1−𝐶𝐶 )
(8)
𝐾𝐾 =� − 1�
𝐶𝐶𝛽𝛽
wobei K durch Gleichung (9) definiert ist:
∆𝜔𝜔
𝐾𝐾 =
(9)
𝜌𝜌𝑈𝑈
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5.2 Langradius-Düsen
5.2.1 Allgemeines
Zwei Arten von Langradius-Düsen werden wie folgt unterschieden:
Düsen mit großem Durchmesserverhältnis (0,25 ≤ β ≤ 0,8);
Düsen mit kleinem Durchmesserverhältnis (0,20 ≤ β ≤ 0,5).
Für β-Werte zwischen 0,25 und 0,5 dürfen beide Düsenarten verwendet werden.
Bild 2 zeigt die geometrischen Formen der Langradius-Düsen im Schnitt.
Die im nachfolgenden Text verwendeten Buchstaben entsprechen denen in Bild 2.
Beide Düsenarten bestehen aus einem sich verengenden Teil in Form einer Viertelellipse und einem
zylindrischen Halsteil.
Der innerhalb der Rohrleitung befindliche Teil der Düse ist mit der möglichen Ausnahme der
Druckentnahmebohrungen rotationssymmetrisch.
5.2.2 Profil der Düse mit großem Durchmesserverhältnis
5.2.2.1 Das Profil der Düse ist gekennzeichnet durch:
den sich verengenden Teil A;
den zylindrischen Halsteil B;
das stumpfe Ende C.
5.2.2.2 Der sich verengende Teil A hat die Form einer Viertelellipse.
Der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Ellipse und der Mittellinie der Düse beträgt D/2. Die Hauptachse
der Ellipse verläuft parallel zur Mittellinie der Düse. Die halbe Länge der Hauptachse beträgt D/2. Die halbe
Länge der Nebenachse beträgt (D – d)/2.
Das Profil des sich verengenden Teiles muss mit einer Schablone geprüft werden. Zwei Durchmesser des sich
verengenden Teiles, die in derselben, zur Mittellinie senkrechten Ebene gemessen werden, dürfen sich
höchstens um 0,1 % ihres Mittelwertes voneinander unterscheiden.
5.2.2.3 Der Halsteil B hat einen Durchmesser d und eine Länge von 0,6d.
Als Durchmesser d des zylindrischen Teiles gilt der arithmetische Mittelwert von mindestens vier
Durchmessern, die in verschiedenen axialen Ebenen mit annähernd gleichen Winkelabständen zueinander
verteilt werden.
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a) Großes Durchmesserverhältnis 0,25 ≤ β ≤ 0,8
b) Kleines Durchmesserverhältnis 0,2 ≤ β ≤ 0,5
Legende
a Strömungsrichtung
Bild 2 — Langradius-Düsen
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Der Halsteil muss zylindrisch sein. Kein Durchmesser darf um mehr als 0,05 % vom mittleren Durchmesser
abweichen. Um festzustellen, dass der Halsteil sich auf keinen Fall in Strömungsrichtung erweitert, sind in
einer genügenden Anzahl von Querschnitten Messungen vorzunehmen. Eine geringe Verengung innerhalb
der angegebenen Unsicherheitsgrenzen ist jedoch zulässig. Diese Bedingung ist besonders für den in
unmittelbarer Nähe des Austrittes des Halsteiles liegenden Abschnitt wichtig. Die Anforderung gilt als erfüllt,
wenn keiner der gemessenen Durchmesser die oben genannte Grenze in Bezug auf die Grenzabweichungen
vom Mittelwert überschreitet.
5.2.2.4 Der Abstand zwischen Rohrwand und Rückseite des Halsteiles muss gleich oder größer 3 mm
sein.
5.2.2.5 Die Dicke H muss gleich oder größer als 3 mm und gleich oder kleiner als 0,15D sein. Die Dicke F
des zylindrischen Teiles muss gleich oder größer 3 mm sein, außer bei D ≤ 65 mm, wo F größer oder gleich
2 mm sein muss. Die Dicke muss ausreichend sein, um Verwindungen durch die Bearbeitungsbelastungen zu
vermeiden.
–4
5.2.2.6 Der arithmetische Mittenrauhwert Ra für die Oberfläche der Innenseite muss ≤ 10 d sein.
5.2.2.7 Für die Form der Rückseite (Außenseite) bestehen keine besonderen Anforderungen; sie muss
jedoch 5.2.2.4 und 5.2.2.5 und dem letzten Satz von 5.2.1 entsprechen.
5.2.3 Profil der Düse mit kleinem Durchmesserverhältnis
5.2.3.1 Die Anforderungen nach 5.2.2 für Düsen mit großem Durchmesserverhältnis gelten auch für
Düsen mit kleinem Durchmesserverhältnis, mit Ausnahme solcher für die Ausführung der Ellipse, für die
eine Ausführung nach 5.2.3.2 festgelegt ist.
5.2.3.2 Der sich verengende Einlaufteil A hat die Form einer Viertelellipse. Der Abstand zwischen dem
Mittelpunkt der Ellipse und der Mittellinie der Düse beträgt d/2 + 2d/3 = 7d/6. Die Hauptachse der Ellipse
verläuft parallel zur Mittellinie der Düse. Die halbe Länge der Hauptachse beträgt d. Die halbe Länge der
Nebenachse beträgt 2d/3.
5.2.4 Werkstoff und Herstellung
Die Langradius-Düse darf aus jedem Material und nach jedem beliebigen Fertigungsverfahren hergestellt
werden, sofern sie während der Durchflussmessung mit der vorhergehenden Beschreibung in
Übereinstimmung bleibt.
5.2.5 Druckentnahmen
+0,2𝐷𝐷
5.2.5.1 Die Plus-Druckentnahme muss in einem Abstand von 1𝐷𝐷 der Stirnfläche der Düse angeordnet
−0,1𝐷𝐷
werden.
Die Mittellinie der Minus-Druckentnahme muss in einem Abstand von 0,50D ± 0,01D hinter der Stirnfläche,
darf jedoch in keinem Fall hinter dem Ausgang der Düse liegen. Außer im Falle einer Düse mit kleinem
+0
Durchmesserverhältnis mit β < 0,318 8; hier muss die Mittellinie der Minus-Druckentnahme bei 1𝐷𝐷
−0,02𝐷𝐷
hinter der Stirnfläche liegen.
Beim Einbau der Druckent
...
Questions, Comments and Discussion
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