ISO 7194:2008
(Main)Measurement of fluid flow in closed conduits — Velocity-area methods of flow measurement in swirling or asymmetric flow conditions in circular ducts by means of current-meters or Pitot static tubes
Measurement of fluid flow in closed conduits — Velocity-area methods of flow measurement in swirling or asymmetric flow conditions in circular ducts by means of current-meters or Pitot static tubes
ISO 7194:2008 specifies velocity-area methods for measuring flow in swirling or asymmetric flow conditions in circular ducts by means of current-meters of Pitot static tubes. ISO 7194:2008 specifies the measurements required, the precautions to be taken, the corrections to apply, and describes the additional uncertainties which are introduced when a measurement in asymmetric or swirling flow has to be made. Only flows with a negligible radial component are considered, however. Furthermore, it is not possible to make a measurement in accordance with ISO 7194:2008 if, at any point in the measuring cross-section, the local velocity makes an angle of greater than 40° with the axis of the duct, or where the index of asymmetry Y (defined within ISO 7194:2008) is greater than 0,15. ISO 7194:2008 deals only with instruments for measuring local velocity as defined in ISO 3354 and ISO 3966. If Pitot static tubes are used, ISO 7194:2008 applies only to flows where the Mach number corresponding to local velocities does not exceed 0,25.
Mesurage de débit des fluides dans les conduites fermées — Mesurage de débit dans les conduites circulaires dans le cas d'un écoulement giratoire ou dissymétrique par exploration du champ des vitesses au moyen de moulinets ou de tubes de Pitot doubles
L'ISO 7194:2008 spécifie des méthodes par exploration du champ des vitesses au moyen de moulinets ou de tubes de Pitot doubles, pour mesurer le débit dans les conduites circulaires dans le cas d'un écoulement giratoire ou dissymétrique. L'ISO 7194:2008 spécifie les mesurages à effectuer, les précautions à prendre, les corrections à apporter et les sources d'erreurs supplémentaires à craindre lorsqu'on est contraint d'effectuer un mesurage de débit en écoulement giratoire ou dissymétrique. Cependant sont considérés uniquement des écoulements pour lesquels la composante radiale de la vitesse est négligeable. De plus, on ne peut pas faire de mesure réputée conforme à l'ISO 7194:2008 si en un point quelconque de la section de mesure, la vitesse locale forme un angle de plus de 40° avec l'axe de la conduite ou si l'indice de dissymétrie Y (défini dans l'ISO 7194:2008) est supérieur à 0,15. L'ISO 7194:2008 ne traite que des cas où la vitesse locale est mesurée à l'aide des appareils definis dans I'ISO 3354 et I'ISO 3966. Si l'on utilise des tubes de Pitot doubles, l'ISO 7194:2008 ne s'applique qu'aux écoulements pour lesquels le nombre de Mach correspondant aux vitesses locales est inférieur ou égal à 0,25.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 7194
Second edition
2008-07-15
Measurement of fluid flow in closed
conduits — Velocity-area methods of flow
measurement in swirling or asymmetric
flow conditions in circular ducts by
means of current-meters or Pitot static
tubes
Mesurage de débit des fluides dans les conduites fermées — Mesurage
de débit dans les conduites circulaires dans le cas d'un écoulement
giratoire ou dissymétrique par exploration du champ des vitesses au
moyen de moulinets ou de tubes de Pitot doubles
Reference number
©
ISO 2008
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Symbols . 2
4 Principle. 2
5 Choice of measuring plane. 3
6 Devices for improving flow conditions. 3
7 Measurement of local velocities. 7
8 Determination of mean flow velocity . 14
9 Accuracy of flow-rate estimation . 14
Annex A (normative) Detection and removal of regular pressure fluctuations. 17
Annex B (normative) Damping of manometers. 18
Annex C (normative) Calculation of Pitot static tube locations for method B. 20
Annex D (normative) Corrections to be applied when a Pitot static tube is used. 22
Annex E (normative) Corrections to be applied when a current-meter is used . 23
Annex F (normative) Errors due to non-axisymmetrical velocity distribution . 26
Bibliography . 27
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 7194 was prepared by Technical Committee ISO/TC 30, Measurement of fluid flow in closed conduits,
Subcommittee SC 5, Velocity and mass methods.
This second edition results from the reinstatement of ISO 7194:1983 which was withdrawn in 2003 and with
which it is technically identical.
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Introduction
In order to carry out measurements of the flow-rate of single phase fluids in closed pipes by velocity-area
methods, using either current-meters or Pitot static tubes, with satisfactory accuracy (e.g. of the order of
± 2 %), it is usually necessary to choose a measuring plane where the velocity distribution approaches that of
fully developed flow (see ISO 3354 and ISO 3966).
There are, however, some cases where it is practically impossible to obtain such a flow distribution, but where
as good as possible a measurement of the flow-rate is desirable.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 7194:2008(E)
Measurement of fluid flow in closed conduits — Velocity-area
methods of flow measurement in swirling or asymmetric flow
conditions in circular ducts by means of current-meters or Pitot
static tubes
1 Scope
This International Standard specifies velocity-area methods for measuring flow in swirling or asymmetric flow
conditions in circular ducts by means of current-meters or Pitot static tubes.
It specifies the measurements required, the precautions to be taken, the corrections to apply, and describes
the additional uncertainties which are introduced when a measurement in asymmetric or swirling flow has to
be made.
Only flows with a negligible radial component are considered, however. Furthermore, it is not possible to make
a measurement in accordance with this International Standard if, at any point in the measuring cross-section,
the local velocity makes an angle of greater than 40° with the axis of the duct, or where the index of
asymmetry Y (defined in Annex F) is greater than 0,15.
This International Standard deals only with instruments for measuring local velocity as defined in ISO 3354
and ISO 3966. If Pitot static tubes are used, this International Standard applies only to flows where the Mach
number corresponding to local velocities does not exceed 0,25.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO/TR 3313, Measurement of fluid flow in closed conduits — Guidelines on the effects of flow pulsations on
flow-measurement instruments
ISO 3354:2008, Measurement of clean water flow in closed conduits — Velocity-area method using current-
meters in full conduits and under regular flow conditions
ISO 3455:2007, Hydrometry — Calibration of current-meters in straight open tanks
ISO 3966:2008, Measurement of fluid flow in closed conduits — Velocity area method using Pitot static tubes
ISO 4006, Measurement of fluid flow in closed conduits — Vocabulary and symbols
ISO 5168, Measurement of fluid flow — Procedures for the evaluation of uncertainties
3 Symbols
For the purposes of this document, the symbols given in ISO 4006, and the following, apply.
Symbol Description Dimension SI unit
D Pipe diameter L m
Diameter of the head of a Pitot static tube
d { } L m
Diameter of holes or tubes of a straightener
E Uncertainty, as a relative value — —
a a
e Uncertainty, as an absolute value — —
k Directional calibration coefficient — —
ϕ
l Length of the head of a Pitot static tube L m
R Pipe radius L m
r Measuring circle radius L m
−1
U Mean axial fluid velocity LT m/s
−1
U Mean velocity along the ith radius LT m/s
i
−1
v Local velocity of the fluid LT m/s
−1
v Component of the local velocity parallel to the pipe axis LT m/s
x
Y Index of asymmetry of the flow — —
y Distance between the heel of a Pitot static tube and the wall L m
y Distance between the nose of a Pitot static tube and the wall L m
α Calibration factor of a Pitot static tube — —
−1 −2
∆p Differential pressure registered by a Pitot static tube ML T Pa
ε Expansibility factor — —
b
θ Angle of the local velocity with the pipe axis — rad
−3 3
ρ Mass density of the fluid ML kg/m
b
ϕ Angle of the local velocity with the metering device axis — rad
a
The dimensions and units are those of the quantity to which the symbol refers.
b
Although the radian is the SI unit, for the purposes of this International Standard, angles are expressed in degrees.
4 Principle
This International Standard describes
⎯ methods which minimize the errors in carrying out a traverse in swirling or asymmetric flow;
⎯ corrections which should be applied for certain sources of error;
⎯ methods of determining the increase in uncertainty in the flow-rate measurement when it is not possible
to compensate for a particular source of error.
2 © ISO 2008 – All rights reserved
The origins of the errors giving rise to the uncertainties considered in this International Standard are
a) errors in the determination of local velocities, due to the behaviour of the instruments in a disturbed flow;
b) errors in the calculated mean pipe velocity, due to the number and position of the measuring points and
the methods of integration used.
Corrections are possible for some of these errors, but, in general, the limiting uncertainty in the flow-rate
measurement has to be increased according to the characteristics of the flow.
Although velocity-area integration techniques to measure flow-rate under conditions where there is swirl
and/or asymmetry in the flow are described, a measuring section in the pipe where the swirl or asymmetry is
as small as possible is preferred.
5 Choice of measuring plane
When the configuration of the pipe and any fittings installed in it is such that any changes of directions of the
flow are all in the same plane (e.g. a single bend, a single valve, or two bends in an S-shape), no significant
bulk swirl is introduced and the disturbance to the flow results in an essentially asymmetric velocity distribution.
If, however, the pipe configuration is such that the flow changes direction in two or more different planes in
rapid succession (e.g. two bends at 90° to each other), a bulk swirl is introduced in addition to the asymmetry
which the individual fittings introduce.
Unlike asymmetry, swirl has a big effect on the response of Pitot static tubes and current-meters, and also
persists for very much longer distances; whenever possible, therefore, the traverse plane should not be
downstream of a swirl-inducing configuration. Care should also be taken to avoid locating the traverse plane
downstream of any adjustable fitting for which the geometry may change (e.g. a flow control valve), especially
if several different flow-rates have to be measured.
6 Devices for improving flow conditions
6.1 Where asymmetric or swirling flow is to be measured, a device (straightener) for improving flow
conditions should be used, if possible. It should be installed as shown in Figure 1.
The lengths L , L , L shall fulfil the conditions: L W 3D; L W 5D; L W 2D.
1 2 3 1 2 3
These distances should be increased whenever possible, and, where a total straight length of more than 10D
exists upstream of the traverse plane, it is better to increase the distance between the pipe fitting and the
straightener than to increase the distance between the straightener and the traverse plane.
6.2 The choice of straightener is dependent on the nature of the velocity distribution which has to be
corrected and on the head loss which can be tolerated. Five types of straightener are described below.
6.2.1 Type A — Zanker straightener (see Figure 2)
The purpose of this device is to eliminate both swirl and asymmetry. It has a head loss of approximately five
velocity heads. The various plates should be chosen to provide adequate strength, but should not be
unnecessarily thick.
6.2.2 Type B — Sprenkle straightener (see Figure 3)
The Sprenkle straightener consists of three perforated plates in series, and is particularity effective in
eliminating asymmetry. It does, however, have a high head loss (about 15 velocity heads) but two plates or
even o
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 7194
Deuxième édition
2008-07-15
Mesurage de débit des fluides dans les
conduites fermées — Mesurage de débit
dans les conduites circulaires dans le
cas d'un écoulement giratoire ou
dissymétrique par exploration du champ
des vitesses au moyen de moulinets ou
de tubes de Pitot doubles
Measurement of fluid flow in closed conduits — Velocity-area methods
of flow measurement in swirling or asymmetric flow conditions in circular
ducts by means of current-meters or Pitot static tubes
Numéro de référence
©
ISO 2008
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Publié en Suisse
ii © ISO 2008 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Symboles . 2
4 Principe. 2
5 Choix de la section de mesure . 3
6 Dispositifs pour améliorer l'écoulement . 3
7 Détermination des vitesses locales . 7
8 Détermination de la vitesse débitante . 15
9 Exactitude de mesure du débit. 15
Annexe A (normative) Détection et suppression des fluctuations régulières de pression . 18
Annexe B (normative) Amortissement des manomètres . 19
Annexe C (normative) Détermination des emplacements du tube de Pitot double pour la
méthode B . 21
Annexe D (normative) Corrections à appliquer dans le cas d'un tube de Pitot double. 23
Annexe E (normative) Corrections à appliquer dans le cas d'un moulinet. 24
Annexe F (normative) Erreurs dues à une répartition des vitesses non axisymétrique . 27
Bibliographie . 28
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 7194 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 30, Mesurage de débit des fluides dans les
conduites fermées, sous-comité SC 5, Méthodes de vitesse et massiques.
Cette deuxième édition résulte de la réintégration de l’ISO 7194:1983 qui a été annulée en 2003 et dont le
contenu technique était identique.
iv © ISO 2008 – Tous droits réservés
Introduction
Pour pouvoir effectuer des mesurages de débit de fluides monophasiques dans des conduites fermées par la
méthode d'exploration du champ des vitesses à l'aide soit de moulinets, soit de tubes de Pitot doubles avec
une exactitude satisfaisante (de l'ordre de ± 2 % par exemple), il faut normalement disposer d'une section de
mesure où règne une répartition régulière des vitesses, se rapprochant de celle d'un écoulement établi (voir
l'ISO 3354 et l'ISO 3966).
Dans certains cas cependant, il est pratiquement impossible d'obtenir un tel écoulement mais il est
souhaitable de parvenir à un mesurage du débit aussi bon que possible.
NORME INTERNATIONALE ISO 7194:2008(F)
Mesurage de débit des fluides dans les conduites fermées —
Mesurage de débit dans les conduites circulaires dans le cas
d'un écoulement giratoire ou dissymétrique par exploration du
champ des vitesses au moyen de moulinets ou de tubes de
Pitot doubles
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie des méthodes par exploration du champ des vitesses au moyen de
moulinets ou de tubes de Pitot doubles, pour mesurer le débit dans les conduites circulaires dans le cas d'un
écoulement giratoire ou dissymétrique.
Elle spécifie les mesurages à effectuer, les précautions à prendre, les corrections à apporter et les sources
d'erreurs supplémentaires à craindre lorsqu'on est contraint d'effectuer un mesurage de débit en écoulement
giratoire ou dissymétrique.
La présente Norme internationale ne traite cependant que des écoulements pour lesquels la composante
radiale de la vitesse est négligeable. De plus, on ne peut pas faire de mesure réputée conforme à la présente
Norme internationale si en un point quelconque de la section de mesure, la vitesse locale forme un angle de
plus de 40° avec l'axe de la conduite ou si l'indice de dissymétrie Y (défini dans l'Annexe F) est supérieur
à 0,15.
Il faut souligner que la présente Norme internationale ne traite que des cas où la vitesse locale est mesurée à
l'aide des appareils définis dans l'ISO 3354 et l'ISO 3966. Si l'on utilise des tubes de Pitot doubles, la présente
Norme internationale ne s'applique qu'aux écoulements pour lesquels le nombre de Mach correspondant aux
vitesses locales est inférieur ou égal à 0,25.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO/TR 3313, Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées — Lignes directrices relatives aux
effets des pulsations d'écoulement sur les instruments de mesure de débit
ISO 3354:2008, Mesurage de débit d'eau propre dans les conduites fermées — Méthode d'exploration du
champ des vitesses dans les conduites en charge et dans le cas d'un écoulement régulier, au moyen de
moulinets
ISO 3455:2007, Hydrométrie — Étalonnage des moulinets en bassins découverts rectilignes
ISO 3966:2008, Mesurage du débit des fluides dans les conduites fermées — Méthode d'exploration du
champ des vitesses au moyen de tubes de Pitot doubles
ISO 4006, Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées — Vocabulaire et symboles
ISO 5168, Mesure de débit des fluides — Procédures pour le calcul de l'incertitude
3 Symboles
Pour les besoins du présent document, les symboles donnés dans l'ISO 4006 ainsi que les suivants
s'appliquent.
Symbole Description Dimension SI unit
D Diamètre de conduite L m
Diamètre de l'antenne d'un tube de Pitot double
d { } L m
Diamètre des orifices ou des tubes d'un tranquilliseur
E Erreur limite, en valeur relative — —
a a
e Erreur limite, en valeur absolue — —
k Coefficient d'étalonnage directionnel — —
ϕ
l Longueur de l'antenne d'un tube de Pitot double L m
R Rayon de la conduite L m
r Rayon d'une circonférence de mesure L m
−1
U Vitesse débitante LT m/s
ème −1
U Vitesse moyenne le long du i rayon LT m/s
i
−1
v Vitesse locale du fluide LT m/s
−1
v Composante de la vitesse locale parallèle à l'axe de la conduite LT m/s
x
Y Indice de dissymétrie de l'écoulement — —
Distance à la paroi de l'intersection des axes de l'antenne et de la
y L m
hampe d'un tube Pitot double
y Distance à la paroi de l'étrave d'un tube de Pitot double L m
α Coefficient d'étalonnage d'un tube Pitot double — —
−1 −2
∆p Pression différentielle mesurée par un tube de Pitot double ML T Pa
ε Coefficient de détente — —
b
θ Angle de la vitesse locale avec l'axe de la conduite — rad
−3 3
ρ Masse volumique du fluide ML kg/m
b
ϕ Angle de la vitesse locale avec l'axe de l'appareil de mesure — rad
a
Les dimensions et unités sont celles de la grandeur considérée.
b
Bien que l'unité SI soit le radian, dans le cadre de la présente Norme internationale les angles sont exprimés en
degrés.
4 Principe
La présente Norme internationale décrit
⎯ les méthodes qui permettent d'effectuer une exploration en écoulement dissymétrique ou giratoire en
minimisant les erreurs,
⎯ les corrections qui devraient être appliquées pour certaines sources d'erreurs,
⎯ les méthodes pour déterminer l'augmentation de l'erreur limite sur la mesure du débit lorsqu'il n'est pas
possible d'éliminer l'influence d'une source d'erreur particulière.
2 © ISO 2008 – Tous droits réservés
Les sources d'erreurs qui sont à l'origine des erreurs limites dont il est question dans la présente Norme
internationale sont les suivantes:
a) sur la détermination des vitesses locales, les erreurs dues au comportement des instruments dans un
écoulement perturbé;
b) sur le calcul de la vitesse débitante, les erreurs dues au nombre et à la position des points de mesure et
à la méthode d'intégration utilisée.
Certaines de ces erreurs peuvent éventuellement faire l'objet de corrections, mais dans le cas général l'erreur
limite de mesure du débit doit être augmentée en fonction des caractéristifque de l'écoulement.
Bien que les méthodes d'utilisation des techniques d'intégration du champ des vitesses afin de mesurer le
débit lorsque l'écoulement présente une giration et/ou une dissymétrie soient décrites, il faut s'efforcer,
toutefois, de choisir une section de mesure dans la conduite où la giration et la dissymétrie sont aussi réduites
que possible.
5 Choix de la section de mesure
Lorsque la disposition de la conduite et de ses accessoires est telle que tous les changements de direction de
l'écoulement se trouvent dans le même plan (par exemple avec un seul coude, une seule vanne, ou deux
coudes en S), cela n'introduit aucune giration d'ensemble et la perturbation de l'écoulement qui en résulte se
résume pour l'essentiel à une répartition dissymétrique des vitesses.
Cependant, si la disposition de la conduite est telle que l'écoulement change de direction sur une faible
distance dans au moins deux plans différents (par exemple avec deux coudes dans des plans orthogonaux),
une giration d'ensemble de l'écoulement sera créée en plus de la dissymétrie introduite par chacun des
accessoires.
Contrairement à la dissymétrie, la giration a un effet important sur la réponse des tubes de Pitot doubles et
des moulinets, et de plus elle se conserve sur de beaucoup plus longues distances. Aussi, chaque fois que
possible, le plan de mesure ne devra pas être en aval d'une configuration créant une giration. Il faut s'efforcer
dans la mesure du possible d'éviter de placer le plan de mesure en aval d'un dispositif régla
...
Questions, Comments and Discussion
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