ISO 2975-7-1977 Measurement of water flow in closed conduits Tracer methods Part VII Transit time method using radioactive tracers《封闭管道中水流量的测量 示踪法 第7部分 用放射性示踪剂的.pdf

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1、NORME INTERNATIONALE 2975lVll INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION l MEXJlYHAPOAHAII OPI-AHMSALVUI l-I0 CTAHAPTM3AUWW.ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION Mesure de dbit deau dans les conduites fermes - Mthodes par traceurs - Partie VII : Mthode du temps de transit, utilisant des t

2、raceurs radioactifs Measurement of water flow in closed conduits - Tracer methods - Part VII : Transit time method using radioactive tracers Premire dition - 1977-12-01 IL - E m P 8 $ z R i2 CDU 532.574.87 : 621.039.85 Rf. no : ISO 2975/VII-1977 (F) Descripteurs : mesurage de dbit, coulement en cond

3、uite, coulement deau, mthode par traceurs, isotope radioactif, mesurage du temps, position . Prix bas sur 9 pages AVANT-PROPOS LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de IISO). Llaboration des Normes interna

4、tionales est confie aux comits techniques de IISO. Chaque comit membre 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

5、 Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes internationales par le Conseil de IISO. La Norme internationale ISO 2975/Vll a t labore par le comit technique ISO/TC 30, Mesure de dbit des fluides dans les

6、conduites fermes, et a t soumise aux comits membres en septembre 1976. Les comits membres des pays suivants lont approuve : Allemagne France Belgique Inde Core, Rp. de gypte, Rp. arabe d Mexique Pays-Bas Finlande Portugal Roumanie Royaume-Uni Turquie U.R.S.S. Yougoslavie Les comits membres des pays

7、suivants lont dsapprouve pour des raisons tech- niques : Japon U.S.A. 0 Organisation internationale de normalisation, 1977 l Imprim en Suisse NORME INTERNATIONALE Iso 2975/Vl I-1977 (F) Mesure de dbit deau dans les conduites fermes - Mthodes par traceurs - Partie VII : Mthode du temps de transit, ut

8、ilisant des traceurs radioactifs 0 INTRODUCTION La prsente Norme internationale est la septime dune srie de normes traitant de la mesure de dbit de leau dans les conduites fermes utilisant les mthodes par traceurs. La srie complte des normes est la suivante : - Partie I : Gnralits. - Partie II : Mth

9、ode dinjection dbit constant, utili- san t des traceurs non radioactifs. - Partie Ill : Mthode dlinjection dbit constant, utilisant des traceurs radioactifs. - Partie IV : Mthode dintgration (injection instan- tane), utilisant des traceurs non radioactifs. - Partie V : Mthode dintgration (injection

10、instan- tane), utilisant des traceurs radioactifs. - Partie VI : Mthode du temps de transit, utilisant des traceurs non radioactifs. - Partie VII : Mthode du temps de transit, utilisant des traceurs radioactifs. 1 OBJET ET DOMAINE DAPPLICATION La prsente Norme internationale spcifie la mthode du tem

11、ps de transit, utilisant des traceurs radioactifs, pour la mesure de dbit deau dans les conduites fermes. 2 PRINCIPE La mesure du dbit par la mthode du temps de transit (prcdemment appele mthode dAIlen) est fonde sur la mesure du temps de transit de particules fluides mar- quew entre deux sections d

12、roites de la conduite, loignes dune distance connue. Le marquage des particules est ralis par injection dun traceur dans lcoulement, en amont des deux sections de mesure (cest-dire positions des dtecteurs) et on dtermine le temps de transit en faisant la diffrence des temps moyens darrive du traceur

13、 au niveau de chacune des positions de dtection. Dans certaines conditions (voir chapitre 3), le dbit Q, est donn par : V ZZZ- 9” t o V est le volume de la conduite entre les deux sections de dtection; t est le temps de transit des particules marques. Dune manire gnrale, la condition thorique de val

14、idit de la formule est que le tronon de mesure soit ferm la diffusion, cest-dire que le r$pport entre la vitesse locale et le coefficient de dispersion longitudinale est le mme aux deux extrmits du tronon de mesurage. En pratique, cette condition est satisfaite dans le cas dune conduite de section c

15、onstante. On obtient la valeur F en mesurant la diffrence des abscis- ses des points caractristiques (en thorie le centre de gravit, mais en pratique on peut trouver dautres points caractris- tiques, voir 5.6) sur des courbes enregistres de rpartition correspondant aux courbes concentrationkemps, ou

16、 leurs intgrales, obtenues en chaque section de dtection. Le signal issu des dtecteurs doit tre proportionnel la concentration du traceur; il nest toutefois pas ncessaire de connatre la valeur exacte du coefficient de proportion- nalit et, par consquent, la valeur absolue de la concen- tration. 3 CO

17、NDITIONS REQUISES 3.1 Traceur Le traceur doit remplir les conditions gnrales dfinies au chapitre 5 de la partie 1, qui donne une liste de traceurs gnralement utiliss avec leurs avantages et leurs inconv- nients. 3.2 Mlange du traceur Le traceur doit tre suffisamment mlang lcoulement au niveau du Ier

18、 dtecteur pour que les fonctions concen- tration/temps enregistres au niveau des deux dtecteurs soient bien reprsentatives de lcoulement moyen (voir 4.1). Le choix des positions de linjection et des dtecteurs dpend de la vitesse du fluide, de la dispersion du traceur et de la configuration de la con

19、duite. Les conditions de ce choix sont traites au chapitre 4. Aux faibles nombres de Reynolds, Re 5 000, le mlange nest pas effectif et aucune mesure ne peut tre faite. 1 ISO 2975/VI I-1977 (F) 3.3 Mode opratoire Le mode opratoire pour la prparation et linjection de la solution de traceur (solution

20、qui en pratique doit tre injecte aussi rapidement que possible pour minimiser la dure de la fonction concentration/temps) est traite 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 calcu

21、l du temps de transit partir des donnes disponibles sont prcises au chapitre 5. 4 CHOIX DU TRONON DE MESURE Dans la mthode du temps de transit, le troncon de mesure , comporte deux parties : - la longueur de conduite entre le point dinjection et la position du premier dtecteur; - la longueur de cond

22、uite comprise entre les deux dtecteurs. 4.1 Longueur de conduite entre le point dinjection et le premier dtecteur Lorsquon mesure la concentration en traceur C, en un seul point dans chaque section droite de mesure, la longueur de conduite comprise entre le point dinjection et le premier dtecteur do

23、it tre gale ou suprieure la longueur de bon mlange. La longueur de bon mlange se dfinit comme la distance la plus courte partir de laquelle la variation maximale de JOC, dt dans la section est infrieure une valeur dtermi- ne lavance (par exemple 0,5 %), C, tant la concen- tration du traceur dans la

24、conduite - voir chapitre 6 de la partie 1. Cette distance peut se calculer thoriquement suivant les indications de 6.2.1 de la partie 1. La figure 3 de celle-ci reprsente la variation mesure de la longueur de bon mlange en fonction des variations de l; C, dt dans la section pour diverses conditions

25、dinjection. Des moyens pour rduire la longueur de bon mlange sont dcrits en 6.3 de la partie 1. II nexiste cependant pas suffisamment de rsultats expri- mentaux disponibles pour relier les variations de Jr C, dt au niveau du premier dtecteur la prcision globale du temps de transit dtermine par des m

26、esures de concen- tration en des points isols des sections de mesure. Si la mesure de la concentration au niveau de chaque dtecteur reprsente la concentration moyenne dans la section (par exemple mesures simultanes en plusieurs points ou par un dtecteur sensible au traceur sur toute la section), le

27、degr de bon mlange requis au niveau du premier dtecteur nest pas aussi strict que celui qui corres- pond exactement la longueur de 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. Par exempl

28、e, en utilisant un metteur y, inject au centre dune conduite et dtect par trois compteurs scintillation disposs en anneau chaque section de mesure, le dbit a t mesur avec 2 prcision lorsque la distance sparant le point dinjection du premier dtecteur tait gale seulement douze diam- tres de conduite.

29、II est prfrable que la longueur de conduite comprise entre le point dinjection et le premier dtecteur ne contienne aucun accessoire de tuyauterie, ni aucune section suscep- tible daugmenter de faon notable la dispersion longitu- dinale du traceur aux points de dtection. Par accessoires de tuyauterie

30、 et sections, on entend par exemple des robi- nets, des rgulateurs de dbit, des collecteurs, etc. 4.2 Longueur de conduite entre les dtecteurs La longueur de conduite ncessaire entre les sections de dtection dpend de la vitesse axiale du fluide, de la rparti- tion dans lespace du traceur au niveau d

31、es dtecteurs et de la prcision requise sur la mesure du temps de transit. La longueur droite de conduite (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

32、 % du traceur) et les diffrentes valeurs de la longueur de conduite (N) entre le point dinjection et le premier dtec- teur sont lis entre eux par lexpression suivante : L = 4,25 p (p + ai o L et N sont exprims en nombre de diamtres de conduite. Cette relation est reprsente graphiquement la figure 1.

33、 Si lon enregistre sur un appareil mono-voie les courbes concentration/temps, il est ncessaire que la longueur 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 cour

34、bes enregistres (p 1). Si lon utilise un enregistreur multi-voies, cette longueur peut tre rduite mais 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 tra

35、ceur. titre indicatif, il est recommand dutiliser en pratique p a 0,5. 4.3 Tronon de mesure Pour obtenir une prcision maximale sur la mesure du dbit, le troncon de conduite entre les deux dtecteurs doit consister en une conduite rectiligne de section uniforme et ne comporter aucun accessoire de tuya

36、uterie ni sections dans lesquels des zones deau morte sont susceptibles daffecter la courbe concentration/temps enregistre au niveau du deuxime dtecteur. Par accessoires de tuyauterie et sections, on entend des robinets, des rgulateurs de dbit, des variations brusques de la section, des drivations e

37、xtrmits fermes ou des coudes accentus. La prcision globale sur la mesure du dbit dpend de la prcision avec laquelle le volume du troncon de mesure a , t dtermin. ISO 2975/VII -1977 (F) 4.4 Pertes et apports Les apports de fluide de mme nature que le fluide de la conduite en amont du premier dtecteur

38、 naffectent pas les rsultats dans la mesure o le fluide se trouve mlang lcoulement principal lorsquil atteint le premier dtecteur. Les pertes de fluide en amont du premier dtecteur naffec- tent pas le rsultat, mais si le traceur nest pas compltement mlang au point o la perte se produit, lamplitude d

39、e la courbe concentration/temps peut en tre affecte au niveau des dtecteurs, et sa valeur peut tre mcd3fiGe dun facteur constant. Les pertes ou apports de fluide dans la longueur de conduite comprise entre les dtecteurs provoquent des erreurs consi- drables dans la mesure du dbit. II est par consque

40、nt primordial que la conduite ne comporte aucune tubulure de drivation entre les deux dtecteurs, et quon nobserve aucune fuite. 5 MODE OPRATOIRE 5.1 Mise en uvre des produits radioactifs La manipulation des radio-lments (stockage, transport, mise en uvre) doit seffectuer conformment la Igis- lation

41、en vigueur. 5.2 Emplacement des points dinjection Le nombre et la position des points dinjection situs dans la section dinjection dpendent principalement de la lon- gueur de conduite comprise entre le point dinjection et le premier dtecteur et de la mthode de mesure de la concen- tration du traceur

42、au niveau des dtecteurs (cest-dire mthode de la moyenne ou prlvement unique - voir 4.1, 4e alina). Lorsque la longueur de la conduite disponible entre le point dinjection et le premier dtecteur est infrieure la longueur du bon mlange, il est recommand de procder comme il est indiqu en 6.3 de la part

43、ie 1. Un procd appropri consiste, en particulier, utiliser linjection contre-courant dun jet central ou tout autre dispositif respectant la symtrie de la conduite. Linjection peut galement seffectuer en amont dune pompe ou dun dispositif gnrateur de turbulence. Si lon utilise plusieurs points dinjec

44、tion, le systme doit tre conu pour permet- tre une injection simultane en tous les points. 5.3 Prparation de la solution injecte La concentration du traceur dans la solution injecte doit tre uniforme. Lhomognit peut tre ralise laide dun agitateur mcanique ou dune pompe en circuit ferm. Les concentra

45、tions du traceur peuvent tre dtermines par des dtecteurs situs lintrieur ou de prfrence Iext- rieur de la conduite, ou par des cellules de dtection chan- tillonnant dans les sections de mesure. La concentration requise dpend du volume de fluide Le rendement du dtecteur est fonction, entre autres cho

46、ses, injecter pour chaque mesure du dbit-volume, du degr de de la distance de la particule mettrice au dtecteur. Dans le dispersion longitudinale du traceur au niveau des dtecteurs cas o le dtecteur nest pas sensible de faon significative et de la sensibilit de ces derniers. Une valuation de la au t

47、raceur en tous points de la section droite, il convient de concentration maximale C, du traceur observe dans une porter une attention particulire la qualit du mlange conduite rectiligne de diamtre 0, N diamtres de conduite dans la premire section de mesure. en aval du point dinjection rapide lorsqui

48、l ny a pas dobstacle dans la conduite et que linjection est symtrique, peut tre faite laide de lexpression suivante : 3A c, = 4D3N1* o A est la quantit injecte de traceur. II est intressant de noter que cette concentration maximale ne dpend pas du dbit dans la conduite. Lorsquun dispositif, augmentant artificiellement la tu