過成參數(shù)及儀表課程設(shè)計

1、課程設(shè)計(綜合實驗)報告( 2014 - 2015 年度第 1 學期)名 稱：過程參數(shù)檢測及儀表 題 目：標準節(jié)流裝置的設(shè)計與計算院 系：控制科學與工程學院班 級： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 設(shè)計周數(shù)： 一周 成 績： 日期：2015年1 月 23一、課程設(shè)計(綜合實驗)的目的與要求本課程設(shè)計為檢測技術(shù)與儀器、自動化專業(yè)過程參數(shù)檢測及儀表專業(yè)課的綜合實踐環(huán)節(jié)。通過本課程設(shè)計，使學生加深過程參數(shù)檢測基本概念的理解，掌握儀表的基本設(shè)計方法和設(shè)計步驟。二、設(shè)計（實驗）正文第一類命題：3.已知條件:流體為水，工作壓力，工作溫度；管道，材料為20號鋼新無縫鋼管；節(jié)流件為法蘭取壓標準孔板，材料為1

2、Cr18Ni9Ti；差壓，求（1）給定差壓值下的水流量；（2）計算測量時的壓力損失。解：（1） 1)輔助計算工作壓力（絕對）：pa=p+0.1=14.7+0.1=14.8Mpa密度的計算查表可知14MPa及15Mpa下的溫度為200和220下的水的密度分別為873.94、850.41、874.74、851.21。通過線性計算，可知在絕對壓力為14.8Mpa溫度為215下的水的密度為856.9325kg/m3 .動力粘度的計算動力粘度的計算查表可是在200及220下的工作壓力為10Mpa和15Mpa下的水的動力粘度分別為135.7、137、122.9、124.2。通過線性計算，可知可知在絕對壓力

3、為14.8Mpa溫度為215下的水的動力粘度為Dt,dt, 的計算查表可知及=/=0.5040 2) 根據(jù)題意，題中對直管段、粗糙度無要求。 3）迭代計算流量 將ReD=代入上式可得=0.6027 ReD1=A=4775322.61 再次代入C的計算公式中可得到=0.6029 重復計算得到ReD2=4776907.25 =0.6029這時這時停止迭代C=0.6029所以給定差壓值下的水的流量為400738.8114kg/h（2）計算測量時壓力損失根據(jù)壓力損失公式近似計算得所以壓力損失為14012.231kPa.第二類命題：8. 已知條件：流體為過熱蒸汽，最大流量，常用流量，最小流量；工作壓力，

4、工作溫度；管道，材料為12CrMoV，新無縫管，允許壓力損失；管道阻力件：上游第一阻力件為漸縮管，上游第二阻力件為90°平面彎頭。（1）確定標準節(jié)流件形式；（2）選定差壓計；（3）計算；（4）確定最小直管段長度；（5）計算壓力損失并進行核算；（6）計算基本誤差。解：由題目中要求建立下表：項目符號單位數(shù)值被測介質(zhì)名稱過熱蒸汽流量測量范圍：正常 最大 最小t/ht/ht/h230250100介質(zhì)工作壓力（表壓）MPa13.2工作溫度t550管道內(nèi)徑（20實測值）mm221管道材料12CrMoV正常流量下允許的壓力損失kPa60上游第一阻流件漸縮管上游第二阻流件90°平面彎頭由以

5、上參數(shù)對節(jié)流件進行設(shè)計（1）確定標準節(jié)流件形式 分析:國家標準中目前已經(jīng)規(guī)定的標準節(jié)流件有標準孔板、校準噴嘴、文丘里管及文丘里噴嘴。標準孔板的結(jié)構(gòu)簡單，加工簡單，成本低，但是壓頭損失大標準噴嘴的壓力損失比標準孔板小，可用于測量溫度和壓力較高的蒸汽、氣體流量。但它的價格較高。結(jié)論：本題中要求壓力損失不高于60kPa所以采用標準噴嘴。分析：角接取壓的沿程壓力損失變化對差壓測量影響較小，對流體的清潔度有一定的要求。法蘭取壓的制造比較方便但是流出系數(shù)與、D和雷諾數(shù)有關(guān)。結(jié)論： 為了保證較好的測量精度覺得采用角接取壓方式，由于管道直徑不大所以可以采用環(huán)式取壓方式。（2） 選定差壓計分析：差壓計的選取主要

6、依靠差壓的大小及被測介質(zhì)壓力的大小。同時還需計算差壓計滿刻度流量值。計算：1） 滿刻度流量根據(jù)要求所給的最大流量向上圓整到規(guī)定系列值中的一個鄰近值。規(guī)定的流量計滿刻度系列值為其中 1 ,1.2 ,1.6 ,2 ,2.5 ,3 ,4 ,5 ,6 ,8；0或者任意正整數(shù)或負整數(shù)；本設(shè)計中，所以選擇差壓計滿刻度流量值為。2）的計算 標準噴嘴差壓上限的計算式為選取最靠近的差壓系列值，取驗算符合要求。確定后，常用流量對應的差壓為：結(jié)論：根據(jù)我國現(xiàn)有的差壓計產(chǎn)品綜合考慮各參數(shù)可選取確度等級為0.2級的1151DP電容式差壓變送器，根據(jù)，調(diào)整量程為，被測介質(zhì)壓力為。（3） 計算計算時，也需要利用相關(guān)公式進行

7、迭代計算，在常用流量 和差壓下進行，涉及的公式有 1）輔助計算：工作狀態(tài)下的直徑常用流量下的雷諾數(shù)計算絕對壓力：=13.4MPa 查出流體密度、流體等熵指數(shù)=1.32）迭代計算1.求不變量A 2.對于標準噴嘴，可設(shè)假設(shè) 3.根據(jù)以下公式 進行迭代計算，從n=3起，用快速弦截法公式精度判別公式為，假設(shè)判別條件為 ，迭代程序見附錄。的計算結(jié)果如下圖所示n1234X0.4599888870.4876016270.4898817460.4898952970.6464497460.6620242070.6632718980.663279296C0.9521715830.9482954670.947972

8、457 0.9479705360.9907566060.9905092040.9904881390.9904880140.0260490380.0019869260.0000117380.000000005e0.0566297120.0043195100.0000255180.000000011當n=4時精度滿足要求從表1中可以看到，當時，求得的小于預定精度，因此得 計算算及，可知 噴嘴材料選用1Cr18Ni9Ti，查表得， （4）確定最小直管段長度是上游第一阻流件與第二阻流件之間的直管段，由第二阻流件的形式和=0.7計算按照程參數(shù)檢測及儀表 中國電力出版社 常太華 蘇杰 第二版2009年6月

9、 表7-2中給出的值的一半計算。 是節(jié)流件與上游第一阻流件之間的直管段最小長度，有第一阻流件形式和決定。（向上估計為0.7）查表可得 是節(jié)流件到下游阻流件直管段的最小長度無論阻流件的形式?jīng)Q定，均取決于值。查表可得 （5）計算壓力損失并進行核算對于ISA1932噴嘴，由參考教材式（7-15）可得正常流量下的壓力損失近似值 壓力損失驗算合格。驗算流量 （6）計算基本誤差對于標準噴嘴，由于，則設(shè),，選定的壓差變送器為0.2級，則假設(shè)溫度，壓力的測量不確定度為，則。所以，總不確定度為j=sqrt(0.9265402+0.0248192+(2*0.6632794)/(1-0.6632794)2*0.12

10、+(2/(1-0.6632794)2+1/4*(0.162)+1/4)ans =2.6960基本誤差三、課程設(shè)計的總結(jié)通過本次課程設(shè)計我收獲了許多課外知識，對課程學習也有了進一步的了解。首先對于有關(guān)節(jié)流問題的計算有了一些心得，其實節(jié)流問題的計算并不是很難，重點在于對題目中各個參數(shù)概念的把握，在學習中要注意概念的辨析特別是對于工作壓力與絕對壓力的區(qū)別，對于密度和動力粘度的選取則需要查表及近似估計。迭代部分利用計算機實現(xiàn)，大大加快了運算速度，也提高了準確性。第二類設(shè)計問題是比較難的。主要思想是考慮用戶的要求，特別是對于流量的要求。節(jié)流件、差壓計的選取不僅僅依靠計算結(jié)果，有許多數(shù)據(jù)是需要用經(jīng)驗值估計

11、的，在課程設(shè)計的過程中感覺元件的選取是比較重要的。關(guān)于參數(shù)的計算則需要進行編程。一周的課程設(shè)計我不僅復習了書本的知識，更深入的了解了節(jié)流件的知識及設(shè)計問題。受益匪淺。四、參考文獻 1蘇杰 李國光 過程參數(shù)檢測及儀表 中國電力出版社, 2012. 附錄程序A=0.46ReD=1.1467*107；輔助計算的結(jié)果tao=0.98749636i=1;C(1)=1;epsilon(1)=1;E(i)=1；賦初值while E(i)>10(-5) i=i+1; if i<=3; X(i)=A/(C(i-1)*epsilon(i-1) else X(i)=X(i-1)-(delta(i-1)*(X(i-1)-. X(i-2)/(delta(i-1)-delta(i-2) end beta(i)=(X(i)(2)/(X(i)(2)+1)(1/4) C(i)=0.99-0.2262*beta(i)(4.1)-(0.00175*. beta(i)(2)-0.0033*beta(i)(4.15)*(10(6)/ReD)(1.15) epsilon(i)=sqrt(k*tao(2/k)/(k-1)*(1-beta(i)(4)/. (1-beta(i