ISO 2975-6-1977 Measurement of water flow in closed conduits Tracer methods Part VI Transit time method using non-radioactive tracers《封闭管道中水流量的测量 示踪法 第6部分 用非放射性.pdf

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1、NORME INTERNATIONALE 29751v INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION .MEXAYHAPOAHAH OPI-AHM3ALWII II0 CTAHAPTI13AWWI.ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION Mesure de dbit de leau dans les conduites fermes - Mthodes par traceurs - Partie VI : Mthode du temps de transit utilisant des trace

2、urs non radioactifs Measurement of water flow in closed conduits - Tracer methods Part VI : Transit time method using non-radioactive tracers Premire dition - 1977-02-l 5 i Y E m CDU 532.574.87 Rf. no : ISO 2975/VI-1977 (F) F Descripteurs : mesurage de dbit, coulement deau, coulement en conduite fer

3、me, mthode par traceurs. Prix bas sur 13 pages AVANT-PROPOS LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisatron (comits membres de IISO). Llaboration des Normes internationales est confie aux comits techniques de IISO. Chaque comit mem

4、bre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec IISO, participent galement aux travaux. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumi

5、s aux comits membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes internationales par le Conseil de IISO. La Norme internationale ISO 2975/Vl a t tablie par le comit technique ISO/TC 30, Mesure de dbit des fluides dans les conduites fermes, et a t soumise aux comits membres en janvier 1976.

6、 Elle a t approuve par les comits membres des pays suivants : Allemagne France Australie Inde Belgique Italie Chili Mexique Finlande Pays-Bas Roumanie Royaume-Uni Turquie Yougoslavie Aucun comit membre na dsapprouv le document. 0 Organisation internationale de normalisation, 1977 l Imprim en Suisse

7、NORME INTERNATIONALE 60 2975/Vl-1977 (F) Mesure de dbit de leau dans les conduites fermes - Mthodes par traceurs - Partie VI : Mthode du temps de transit utilisant des traceurs non radioactifs 0 INTRODUCTION La prsente Norme internationale est la sixime dune srie de normes traitant de la mesure de d

8、bit de leau dans les conduites fermes utilisant les mthodes par traceurs. La srie complte des normes sera la suivante : - Partie I : Gnralits. - Partie II : Mthode dinjection dbut constant uti- lisant des traceurs non radioactifs. - Partie Ill : Mthode dinjection dbit constant uti- lisant des traceu

9、rs radioactifs. - Partie IV : Mthode dintgration (injection instanta- ne), utilisant des traceurs non radioactifs. - Partie V : Mthode dintgration (injection instanta- ne), utilisant des traceurs radioactifs. - Partie VI : Mthode du temps de transit utilisant des traceurs non radioactifs. - Partie V

10、II : Mthode du temps de transit utilisant des traceurs radioactifs. 1 OBJET ET DOMAINE DAPPLICATION La prsente Norme internationale spcifie la mthode du temps de transit utilisant des traceurs non radioactifs, pour la mesure de dbit de leau dans les conduites fermes. 2 PRINCIPE La mesure du dbit par

11、 la mthode du temps de transit (prcdemment appele (mthode dAIlen) est fonde sur la mesure du temps de transit de particules marques) entre deux sections droites de la conduite loignes dune distance connue. Le marquage des particules est ralis par injection dun traceur dans lcoulement, en amont des d

12、eux sections de mesure (cest-dire les positions des dtecteurs) et on dtermine le temps de transit en faisant la diffrence des temps moyens darrive du traceur au niveau de chacune des positions de dtection. Dans certaines conditions (voir chapitre 3), le dbit qv est donn par V 4” =Y t o V est le volu

13、me de la conduite entre les deux sections de dtection; ? est le temps de transit des particules marques. Dune manire gnrale, la condition thorique de validit de la formule est que le tronon de mesure soit ferm la diffusion, cest-dire que le rapport entre la vitesse locale et le coefficient de disper

14、sion longitudinale soit le mme aux deux extrmits du troncon de mesurage. En pratique, cette condition est satisfaite dans le cas dune conduite section constante. On obtient la valeur de T en mesurant la diffrence des abscisses des points caractristiques (en thorie, le centre de gravit, mais en prati

15、que, on peut trouver dautres points caractristiques, voir 5.6) sur des courbes enregis- tres de rpartition correspondant aux courbes concen- trationkemps ou leurs intgrales, obtenues en chaque section de dtection. Le signal issu des dtecteurs doit tre proportionnel la concentration du traceur; il ne

16、st toute- fois pas ncessaire de connatre la valeur exacte du coeffi- cient de proportionnalit et, par consquent, la valeur absolue de la concentration. 3 CONDITIONS REQUISES 3.1 Traceur Le traceur doit remplir les conditions gnrales dfinies au chapitre 5 de la partie 1. On utilise habituellement com

17、me traceur du chlorure de sodium principalement du fait de la relation linaire entre la conductivit de ses solutions et sa concentration sur une large gamme, et, dautre part, de la facilit avec laquelle on peut le mesurer avec un systme dlectrodes appropri. 3.2 Mlange du traceur Le traceur doit tre

18、suffisamment mlang lcoulement au niveau du 1 er dtecteur pour que les distributions concentrationkemps enregistres au niveau des deux dtec- teurs reprsentent bien lcoulement moyen du fluide dans la conduite (voir 4.1). Le choix des positions de linjection et des dtecteurs dpend de la vitesse du flui

19、de, de la dis- persio? du traceur et de la configuration de la conduite. Les conditions de ce choix sont traites au chapitre 4. 1 ISO 2975/Vl-1977 (F) 3.3 Mode opratoire Le mode opratoire pour la prparation et linjection de la solution concentre (solution qui, en pratique, doit tre injecte aussi rap

20、idement que possible pour minimiser la dure de la fonction concentration/temps) est trait en 5.2 et 5.3. Le volume intrieur de la section de mesure doit tre dtermin avec une prcision suffisante (voir 5.7). Dautres conditions relatives aux essais et au calcul du temps de transit partir des donnes dis

21、ponibles sont prcises au chapitre 5. 4 CHOIX DU TRONON DE MESURE Dans la mthode du temps de transit, le tronon de mesure comporte deux parties : - la longueur de conduite comprise entre le point dinjection et la position du premier dtecteur; - la longueur de conduite comprise entre les deux dtecteur

22、s. 4.1 Longueur de conduite entre le point dinjection et le premier dtecteur Lorsquon mesure la concentration en traceur C2 en un seul point dans chaque section droite de mesure, la longueur de conduite comprise entre le point dinjection et le premier dtecteur doit tre gale ou suprieure la longueur

23、de bon mlange. La longueur de bon mlange se dfinit comme la distance la plus courte partir de laquelle la variation maximale de sr C2 dt dans la section est infrieure une valeur dtermi- ne lavance (par exemple 0,5 %) - voir chapitre 6 de la partie 1. Cette distance peut se calculer thoriquement sui-

24、 vant les indications de 6.2.1 de la partie 1, la figure 3 de celle-ci reprsentant la variation mesure de la longueur de bon mlange en fonction des variations de JO-Cz dt dans la section pour diverses conditions dinjection. Des moyens pour rduire la longueur de bon mlange sont donns en 6.3 de la par

25、tie 1. II nexiste cependant pas suffisamment de rsultats exp- rimentaux disponibles pour relier les variations de J:C, dt au niveau du premier dtecteur la prcision globale du temps de transit dtermine par des mesures de concentra- tion en des points isols des sections de mesure. Si la mesure de la c

26、oncentration au niveau de chaque dtec- teur reprsente la concentration moyenne dans la section (par exemple mesures simultanes en plusieurs points ou par un dtecteur sensible du traceur sur toute la section), le degr de bon mlange requis au niveau du premier dtecteur nest pas aussi strict que celui

27、qui correspond exactement la longueur du bon mlange. Dans ce cas, lcartement ncessaire entre le point dinjection et le premier dtecteur peut tre considrablement moindre que la longueur de bon mlange. Pour appliquer, par exemple, la mthode du temps de transit des essais in situ de machines hydrauliqu

28、es, lemploi dune injection en des points multiples de chlorure de sodium et dun montage convenable de dtecteurs lectrodes permet de mesurer avec prcision des dbits lorsque lcartement entre le point dYnjection et le premier dtecteur nest qui- valent qu sept diamtres de conduite (voir annexe A). Cette

29、 application de la mthode a lavantage de nexiger que de faibles longueurs de conduite, mais a linconvnient de requrir une installation des points dinjection et des lec- trodes lintrieur de la conduite. II est prfrable que la longueur de conduite comprise entre le point dinjection et le premier dtect

30、eur ne contienne aucun accessoire de tuyauterie ni aucune section suscepti- bles daugmenter de faon notable la dispersion longitudi- nale du traceur aux points de dtection. Par accessoires de tuyauterie et sections, on entend par exemple des robinets, des rgulateurs de dbit, des collec- teu rs, etc.

31、 4.2 Longueur de conduite entre les dtecteurs La longueur de conduite ncessaire entre les sections de dtection dpend de la vitesse linaire du fluide, de la rpartition dans lespace du traceur au niveau des dtecteurs et de la prcision requise sur la mesure du temps de transit. La longueur droite de co

32、nduite (L) entre les dtecteurs, les diffrents rapports (p) du temps de transit au temps moyen de passage du nuage de traceur chaque point de dtection (cest-dire le temps correspondant au passage de 99,7 % du traceur) et les diffrentes valeurs de la longueur de conduite (N) entre le point dinjection

33、et le premier dtec- teur sont lis entre eux par lexpression suivante : L=4,25p(p+) . o L et N sont exprims en nombre de diamtres de conduite. Cette relation est reprsente graphiquement la figure 1. Si lon enregistre sur un appareil monovoie les courbes concentration/temps, il est ncessaire que la lo

34、ngueur de conduite comprise entre les deux dtecteurs soit suprieure la dispersion spatiale moyenne du traceur au niveau des positions de dtection, de manire ne pas avoir de recou- vrement des courbes enregistres (p 1). Si lon utilise un enregistreur multivoies, cette longueur peut tre rduite, mais,

35、pour mesurer avec prcision le temps de transit, il est ncessaire que la longueur de conduite comprise entre les deux dtecteurs ne soit pas infrieure la moiti de la dispersion moyenne spatiale du traceur. titre indicatif, il est recommand dutiliser en pratique p 0,5. On doit veiller ce quil nexiste a

36、ucune interaction entre les points de dtection dans la conduite pendant le passage du traceur. Par exemple, si lon utilise du chlorure de sodium comme traceur et si la conductivit de leau est le paramtre dtect, limpulsion) doit tre telle que sa prsence ne soit pas dtecte simultanment aux lectrodes d

37、es deux dtecteurs. Cette condition est satisfaite en ayant p 1 dans le cas dun circuit de mesure courant. 2 ISO 2975/Vl-1977 (F) 4.3 Tronon de mesure Pour obtenir une prcision maximale sur la mesure du dbit, le tronon de conduite entre les deux dtecteurs doit consister en une conduite rectiligne, de

38、 section uni- forme, et ne comporter aucun accessoire de tuyauterie ni sections dans lesquels des zones deau morte sont suscep- tibles daffecter la courbe concentrationkemps enregistre au niveau du deuxime dtecteur. Par accessoires de tuyau- terie et sections, on entend des robinets, des rgulateurs

39、de dbit, des variations brusques de la section, des drivations extrmits fermes ou des coudes accentus. La prcision globale de la mesure du dbit dpend de la prcision- avec laquelle le volume interne du troncon de mesure a t dtermin. 5.2 Prparation de la solution injecte La concentration du traceur da

40、ns la solution injecte doit tre uniforme. Lhomognit peut tre ralise laide dun agitateur mcanique ou dune pompe en circuit ferm. La concentration requise dpend du volume de fluide injecter pour chaque mesure du dbit-volume, du degr de dispersion longitudinale du traceur au niveau des dtecteurs et de

41、la sensibilit de ces derniers. Une valuation de la concentration maximale C, du traceur observe dans une conduite rectiligne de diamtre 0, N diamtres de conduite en aval du point dinjection rapide, lorsquil ny a pas dobstacle dans la conduite et que linjection est sym- trique, peut tre faite laide d

42、e lexpression suivante : 3A c, = 4 03 N/* o A est la quantit, en masse, de traceur inject. II est intressant de noter que cette concentration maximale ne dpend pas du dbit dans la conduite. Lorsquun dispositif, augmentant artificiellement la turbu- lence, est intercal entre le point dinjection et la

43、 premire section de mesure, la valeur de la concentration maximale peut tre suprieure celle indique par la formule ci- dessus. Cette expression peut aussi servir valuer la quantit de traceur injecter pour chaque mesure de dbit partir de la valeur connue de la sensibilit des dtecteurs de mesure. La q

44、uantit de traceur injecte devra tre telle que sa concen- tration au point de dtection soit dans la gamme de lina- rit du dtecteur. 5.3 Injection de la solution concentre Pour rduire au minimum la dispersion de la rpartition mesure concentrationkemps, le traceur doit tre injecte aussi rapidement que

45、possible sans quil subsiste de rsidus de solution injecte dans les tubes dinjection qui scoulent ensuite dans la conduite. Cela peut se raliser de lune des toirs manires suivantes : a) par lintermdiaire de robinets dinjection placs lextrmit de chaque point dinjection (par exemple, soupapes charges p

46、ar des ressorts) qui souvrent simul- tanment, se ferment rapidement et sont tanches; b) en assurant lvacuation de la solution injecte dans la conduite par coulement dune certaine quantit deau exempte de traceur; c) en brisant, laide dun dispositif appropri, une ampoule contenant le traceur injecter

47、dans la conduite. Le traceur peut tre inject dans la conduite sous la pres- sion de lair ou dun liquide par des mthodes correspon- dant lune ou lautre des mthodes ci-dessus. On notera qu de trs fortes concentrations en traceur la masse volumique de la solution injecte peut tre sensible- ment diffren

48、te de celle du fluide de la conduite. Cela affecte alors la symtrie de linjection de la solution et, par consquent, la rpartition du traceur au niveau des dtec- teu rs. 4.4 Pertes et apports Les apports de fluide de mme nature que le fluide de la conduite en amont du premier dtecteur naffectent pas les rsultats dans la m