DIN EN ISO 9300-2005 Measurement of gas flow by means of critical flow Venturi nozzles (ISO 9300 2005) English version of DIN EN ISO 9300《用文杜利临界流量喷嘴测量气体流量》.pdf

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1、November 2005DEUTSCHE NORM Normenausschuss Technische Grundlagen (NATG) im DINPreisgruppe 18DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 17.120.10DO( 9627334www.din.de

2、XDIN EN ISO 9300Durchflussmessung von Gasen mit Venturid sen bei kritischer Str mung (ISO 9300:2005);Deutsche Fassung EN ISO 9300:2005Measurement of gas flow by means of critical flow Venturi nozzles (ISO 9300:2005);German version EN ISO 9300:2005Mesure de dbit de gaz au moyen de Venturituyres en rg

3、ime critique (ISO 9300:2005);Version allemande EN ISO 9300:2005Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz f rDIN EN ISO 9300:199504www.beuth.deGesamtumfang 49 SeitenDIN EN ISO 9300:2005-11 2 Nationales Vorwort Diese Norm wurde vom NATG-D.2 Durchfluss und Menge“ auf der Grun

4、dlage der ISO 9300:2005 erarbeitet. nderungen Gegenber DIN EN ISO 9300:1995-04 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Festlegungen und Angaben fr Venturidsen mit hochgenau bearbeiteten torusfrmigen Halsteil aufgenommen; b) Tabellen bei kritischen Durchflussfunktion *C fr verschiedene Gase erweite

5、rt; c) zur genauen Darstellung der *C -Werte wurde eine empirische Gleichung und Koeffizienten fr diese Gleichung fr verschiedene Gase im Anhang B aufgenommen; d) im Anhang C wurde die Berechnung des kritischen Massendurchflusses von Erdgas ausfhrlicher dargestellt; e) der Anhang D enthlt neu, Angab

6、en zum Korrelationsfaktor fr den Massendurchfluss von atmosphrischer Luft; f) neu aufgenommen wurde im Anhang E die Berechnung des kritischen Massendurchflusses fr Dsen bei kritischer Strmung bei einem Durchmesserverhltnis Halsteil/Rohr 0,25. Frhere Ausgaben DIN EN ISO 9300: 1995-04 EUROPISCHE NORM

7、EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN ISO 9300 August 2005 ICS 17.120.10 Ersatz fr EN ISO 9300:1995 Deutsche Fassung Durchflussmessung von Gasen mit Venturidsen bei kritischer Strmung (ISO 9300:2005) Measurement of gas flow by means of critical flow Venturi nozzles (ISO 9300:2005) Mesure de dbit de g

8、az au moyen de Venturi-tuyres en rgime critique (ISO 9300:2005) Diese Europische Norm wurde vom CEN am 15. Juli 2005 angenommen. Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/ CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderun

9、g der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Management-Zentrum oder bei jedem CEN-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch,

10、 Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Management-Zentrum mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN-Mitglieder sind die national

11、en Normungsinstitute von Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republ

12、ik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. EUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISATIONManagement-Zentrum: rue de Stassart, 36 B-1050 Brssel 2005 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltw

13、eit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.Ref. Nr. EN ISO 9300:2005 DEN ISO 9300:2005 (D) 2 Vorwort Dieses Dokument (EN ISO 9300:2005) wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 30 Measurement of fluid flow in closed conduits“ in Zusammenarbeit mit CMC ausgearbeitet. Diese Europische Norm muss de

14、n Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Verffentlichung eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis Februar 2006, und etwaige entgegenstehende nationale Normen mssen bis Februar 2006 zurckgezogen werden. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokumen

15、ts Patentrechte berhren knnen. CEN und/oder CENELEC sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Dieses Dokument ersetzt EN ISO 9300:1995. Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Lnder gehalte

16、n, diese Europische Norm zu bernehmen: Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik,

17、Ungarn, Vereinigtes Knigreich und Zypern. Anerkennungsnotiz Der Text von ISO 9300:2005 wurde vom CEN als EN ISO 9300:2005 ohne irgendeine Abnderung genehmigt. EN ISO 9300:2005 (D) 3 Inhalt Seite Vorwort 2 1 Anwendungsbereich .4 2 Begriffe .4 2.1 Druckmessung.4 2.2 Temperaturmessung.5 2.3 Venturidsen

18、5 2.4 Strmung5 2.5 Messunsicherheit 7 3 Symbole8 4 Grundgleichungen.9 4.1 Zustandsgleichung9 4.2 Durchfluss bei idealen Bedingungen9 4.3 Durchfluss bei realen Bedingungen10 4.4 Kritischer Massendurchfluss .10 5 Anwendungen, fr die das Messverfahren geeignet ist10 6 Norm-Venturidsen bei kritischer St

19、rmung .11 6.1 Allgemeine Anforderungen 11 6.1.1 Werkstoffe 11 6.1.2 Oberflchenbeschaffenheit von Halsteil und Einlauf11 6.1.3 Diffusor.12 6.2 Ausfhrung 12 6.2.1 Allgemeines .12 6.2.2 Venturidse mit torusfrmigem Halsteil.12 6.2.3 Venturidse mit zylindrischem Halsteil 13 7 Einbauanforderungen .14 7.1

20、Allgemeines .14 7.2 Rohrleitung im Einlauf 15 7.3 Groer Raum auf der Einlaufseite .15 7.4 Anforderungen an die Auslaufseite.16 7.5 Druckmessung.16 7.6 Entleerungsbohrungen.17 7.7 Temperaturmessung.17 7.8 Messung der Dichte 17 7.9 Berechnete Dichte.18 8 Berechnungsverfahren .18 8.1 Massendurchfluss.1

21、8 8.2 Durchflusskoeffizient Cd.18 8.3 Kritische Durchflussfunktion, C und Beiwert der kritischen Strmung, CR von realem Gas19 8.4 Umrechnung des gemessenen Druckes und der Temperatur auf den Ruhezustand 19 8.5 Maximal zulssiger Druck auf der Auslaufseite.20 9 Unsicherheiten bei der Durchflussmessung

22、21 9.1 Allgemeines .21 9.2 Praktische Berechnung der Messunsicherheit 22 Anhang A (normativ) Durchflusskoeffizienten von Venturidsen.23 Anhang B (normativ) Tabellen der kritischen Durchflussfunktion C fr verschiedene Gase25 Anhang C (normativ) Berechnung des kritischen Massendurchflusses von Erdgasg

23、emischen 36 Anhang D (normativ) Korrektionsfaktor fr den Massendurchfluss von atmosphrischer Luft .41 Anhang E (normativ) Berechnung des kritischen Massendurchflusses fr Dsen bei kritischer Strmung mit einem Durchmesserverhltnis Halsteil/Rohr 0,25.42 Literaturhinweise45 EN ISO 9300:2005 (D) 4 1 Anwe

24、ndungsbereich Diese Internationale Norm legt die geometrische Gestalt und das Verfahren fr die Anwendung (Einbau in ein System und Arbeitsbedingungen) von Venturidsen fest, die den Massendurchfluss in einem von Gas durchstrmten System bei kritischer Strmung bestimmen. Sie enthlt Angaben fr die Berec

25、hnung des Durchflusses und der zugehrigen Unsicherheit. Sie ist fr Venturidsen anwendbar, in deren Halsteil das Gas auf die kritische Strmungsgeschwindigkeit beschleunigt wird (dies entspricht der rtlichen Schallgeschwindigkeit) und nur fr einphasige Gase bei stationrer Strmung. Bei der kritischen G

26、eschwindigkeit hat der Massendurchfluss des durch die Venturidse strmenden Gases, unter den auf der Einlaufseite vorhandenen Bedingungen, sein Maximum. Die Venturidse bei kritischer Strmung (kritische Dse), die in dieser Norm behandelt wird, kann nur innerhalb gegebener Grenzen eingesetzt werden, d.

27、 h. Grenzen fr das Verhltnis Durchmesser des Halsteils zum Durchmesser des Einlaufrohres und Grenzwerte fr die Reynoldszahl im Halsteil. Diese Internationale Norm beschreibt Venturidsen, die in ausreichend hufigen Versuchen direkt kalibriert wurden, so dass aus diesen Ergebnissen fr gleiche Anwendun

28、gsbedingungen Koeffizienten mit angebbaren Grenzwerten fr die Unsicherheit abgeleitet werden konnten. Sie enthlt Angaben fr Flle, wo die Einlaufstrecke vor der Venturidse einen kreisfrmigen Querschnitt aufweist oder davon ausgegangen werden kann, dass an der Einlaufseite der Venturidse oder an der E

29、inlaufseite einer als Einheit zusammengefasste Gruppe von Venturidsen ein groer Raum vorhanden ist. Die zusammengefasste Einheit erffnet die Mglichkeit, Venturidsen parallel einzubauen um damit grte Durchflsse zu erzielen. Fr hochgenaue Messungen bei niedrigen Reynoldszahlen werden hochgenau bearbei

30、tete Venturidsen beschrieben. 2 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 2.1 Druckmessung 2.1.1 Wand-Druckentnahme Bohrungen in der Rohrleitungswand, deren Kanten mit der Innenwand der Rohrleitung bndig sind ANMERKUNG Die Druckentnahme muss so ausgefhrt sein, dass de

31、r Druck innerhalb der Bohrung der statische Druck an diesem Punkt der Leitung ist. 2.1.2 statischer Druck eines Gases Betriebsdruck des strmenden Gases, gemessen durch ein Druckmessgert, das an die Wand-Druck-entnahme angeschlossen ist ANMERKUNG In dieser Internationalen Norm wird nur der Wert fr de

32、n absoluten statischen Druck benutzt. 2.1.3 Ruhedruck Druck, der in einem strmenden Gas entstehen wrde, wenn die Geschwindigkeit isentrop auf null verzgert wird ANMERKUNG In dieser Internationalen Norm wird nur der Wert fr den absoluten Ruhedruck benutzt. EN ISO 9300:2005 (D) 5 2.2 Temperaturmessung

33、 2.2.1 statische Temperatur rtliche Temperatur eines strmenden Gases ANMERKUNG In dieser Norm wird nur der Wert fr die absolute statische Temperatur benutzt. 2.2.2 Ruhetemperatur Temperatur, die in einem strmenden Gas entstehen wrde, wenn die Geschwindigkeit isentrop auf null verzgert wird ANMERKUNG

34、 In dieser Norm wird nur der Wert fr die absolute Ruhetemperatur benutzt. 2.3 Venturidsen 2.3.1 Venturidse Drosselgert mit einem sich verengenden Einlaufteil und einem sich erweiternden Expansionsteil, eingebaut in eine Einrichtung zur Messung des Durchflusses 2.3.2 blich bearbeitete Venturidse Vent

35、uridse, bearbeitet auf einer Drehmaschine und mit polierter Oberflche, um die gewnschte Gltte zu erzielen 2.3.3 hochgenau bearbeitete Venturidse Venturidse, bearbeitet auf einer hochgenauen Drehmaschine, um Hochglanz ohne Polierung zu erzielen 2.3.4 Halsteil Teil der Venturidse mit dem kleinsten Dur

36、chmesser 2.3.5 Venturidse bei kritischer Strmung (kritische Dse) Venturidse, bei der durch die geometrische Gestalt und die Anwendungsbedingungen der Durchfluss im Halsteil der Dse kritisch wird 2.4 Strmung 2.4.1 Massendurchfluss qmdurch die Venturidse durchgeflossene Masse eines Gases, dividiert du

37、rch die Zeit ANMERKUNG In dieser Internationalen Norm bedeutet die Benennung Durchfluss“ immer Massendurchfluss. 2.4.2 Reynoldszahl im Halsteil RentKenngre der Dimension 1, errechnet aus dem Gasdurchfluss und der dynamischen Viskositt des Gases im Ruhezustand vor der Dse. ANMERKUNG Die charakteristi

38、sche Abmessung ist der Durchmesser des Halsteils bei Ruhebedingungen. Diese Reynoldszahl im Halsteil ist durch die nachstehende Gleichung gegeben: 0mnt4dqRe= EN ISO 9300:2005 (D) 6 2.4.3 Isentropenexponent Verhltnis der relativen Druckschwankungen zu entsprechenden relativen Schwankungen der Dichte

39、bei elementaren umkehrbar adiabatischen (isentropen) Zustandsnderungen ANMERKUNG 1 Der Isentropenexponent ist durch die Gleichung pcddpp2s = gegeben. Dabei ist p der absoluter statischer Druck des Gases; die Dichte des Gases; c die rtliche Schallgeschwindigkeit; s bedeutet bei konstanter Entropie“.

40、ANMERKUNG 2 Fr ein ideales Gas ist gleich dem Adiabatenkoeffizienten , der 5/3 bei einatomigen, 7/5 bei zweiatomigen und 9/7 bei dreiatomigen Gasen usw. ist. ANMERKUNG 3 In realen Gasen haben die Krfte, die zwischen den Moleklen wirken, ebenso wie das Volumen, das von den Moleklen eingenommen wird,

41、eine nachweisbare Wirkung auf das Verhalten des Gases. In idealen Gasen knnen die intermolekularen Krfte und das von den Moleklen eingenommene Volumen vernachlssigt werden. 2.4.4 Durchflusskoeffizient CdVerhltnis des tatschlichen Durchflusses zum idealen Durchfluss eines nicht viskosen Gases, der si

42、ch bei eindimensionaler isentroper Strmung bei gleichem Ruhezustand auf der Einlaufseite ergbe ANMERKUNG Dieser Koeffizient berichtigt den Einfluss der Viskositt und der Krmmung des Strmungsprofils. Fr die in dieser Norm angegebenen Dsenausfhrungen und Einbaubedingungen ist er nur von der auf den Ha

43、lsteil bezogenen Reynoldszahl abhngig. 2.4.5 kritische Strmung grter Durchfluss, der sich bei einer bestimmten Venturidse fr einen vorgegebenen Zustand im Einlauf einstellen lsst ANMERKUNG Kritische Strmung herrscht, wenn die Geschwindigkeit im Halsteil der Dse gleich der rtlichen Schallgeschwindigk

44、eit ist (akustische Geschwindigkeit), d. h. gleich der Geschwindigkeit ist, mit der sich kleine Druckstrungen ausbreiten. 2.4.6 kritische Durchflussfunktion C Funktion der Dimension 1, die den Einfluss der thermodynamischen Eigenschaften im Idealfall isentroper eindimensionaler Strmung zwischen Einl

45、auf und Halsteil einer Venturidse angibt ANMERKUNG Sie hngt von der Beschaffenheit des Gases und vom Ruhezustand ab (siehe 4.2). 2.4.7 Beiwert der kritischen Strmung von realem Gas CRAlternative, fr Gasgemische blichere Form der Darstellung der kritischen Durchflussfunktion ANMERKUNG Er hngt mit der

46、 kritischen Durchflussfunktion wie folgt zusammen: ZCC=REN ISO 9300:2005 (D) 7 2.4.8 kritisches Druckverhltnis r Verhltnis des absoluten statischen Druckes des Gases im Halsteil der Dse zum absoluten Ruhedruck, bei dem der Massendurchfluss des Gases durch die Dse maximal wird ANMERKUNG Dieses Verhlt

47、nis ist nach der Gleichung in 8.5 berechnet. 2.4.9 Ausgangsdruck-Verhltnis Verhltnis des absoluten statischen Druckes hinter der Dse zum absoluten Ruhedruck im Einlauf der Dse 2.4.10 Machzahl Ma (fr die statischen Zustandsgren (Druck und Temperatur) im Einlauf der Dse) Verhltnis der mittleren axiale

48、n Strmungsgeschwindigkeit am Eintritt der Venturidse zur Schall-geschwindigkeit des Fluids (am Ort der Druckentnahme) 2.4.11 Realgasfaktor Z Korrektionsfaktor, der die Abweichung vom idealen Gasgesetz fr das Verhalten von realem Gas bei vorgegebenen Druck- und Temperaturbedingungen numerisch ausdrck

49、t. ANMERKUNG Er wird definiert durch die Gleichung: RTpMZ= Dabei ist R die universelle Gaskonstante, gleich 8,314 51 J/(molK). 2.5 Messunsicherheit Parameter fr die Messergebnisse, der den Streubereich der Messwerte charakterisiert, der der Messgre vernnftigerweiseN1)zugeordnet werden muss. N1) Nationale Funote: (d. h