優(yōu)秀過程參數(shù)課程設計報告

1、課程設計報告 ( 20132014年度第一學期)名 稱： 過程參數(shù)檢測及儀表 題 目： 第二類命題的計算 院 系： 控制與計算機工程學院 班 級： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 段泉圣 設計周數(shù)： 一周 成 績： 日期： 2014年 1 月14日過程參數(shù)檢測及儀表課程設計一、課程設計的目的與要求1.通過本次課程設計，加深自己對課程中理論基礎的理解，掌握設計過程參數(shù)檢測系統(tǒng)的基本思路、設計手段以及設計方法。2.掌握節(jié)流變壓降流量測量系統(tǒng)的組成，各部分功能以及節(jié)流裝置的計算。3.掌握標準節(jié)流裝置第二類命題的設計與計算。4.能根據(jù)實際工程情況設計合理的流量檢測系統(tǒng)。二、設計正文1.設計題目已知：

2、被測流體（水蒸氣）及工作壓力、工作溫度 、最大流量、常用流量、最小流量 、管道材料、內徑、節(jié)流件前后管道及阻流件的情況。給出的限制條件有最小直管段L （實際直管段長度）；壓力損失 要求完成以下工作：（1）選擇節(jié)流件形式（類型、取壓方式）；（2）選擇差壓計；（3）計算C 、 、 、； （4）計算所需最小直管段、 、；（5）計算最大壓損，并驗算 ；（6）計算所設計的節(jié)流裝置的測量不確定度；本題的設計要求如下：序號項目符號單位數(shù)值1被測介質名稱過熱蒸氣2流量測量范圍最大qmmaxt/h250正常qmcht/h200最小qmmint/h803工作壓力(表壓力)P1MPa2.14工作溫度T13105允許

3、的壓力損失KPa566管道內徑（20的實測值）D20mm5007管道材質A3號鋼8節(jié)流件材質1Cr18Ni9Ti不銹鋼9取壓方式法蘭取壓10節(jié)流件形式標準孔板11管路形式：L0L1L22.設計中各參數(shù)定義參數(shù)符號參數(shù)含義一次裝置流出系數(shù)相對粗糙度直徑比孔板開孔直徑流體膨脹性系數(shù)管道的線膨脹系數(shù)一次裝置的線膨脹系數(shù)等熵指數(shù)3. 具體設計過程：(1)工作狀態(tài)下各介質參數(shù)：（1.1）根據(jù)介質工作狀態(tài)下表壓力,大氣壓力，絕對壓力再由介質工作溫度t1=310，查表可得工作狀態(tài)下水的密度，動力粘度；（1.2）根據(jù)管道材料為3號鋼制作的新的無縫鋼管和工作溫度310，查表得管道材料的線膨脹系數(shù)。（1.3）過熱

4、蒸汽的等熵指數(shù)。(2)計算工作狀態(tài)下的管道直徑：根據(jù)如下公式計算管道直徑：Dt= D20 1+D (t1-20)=500× 1+13.60×10-6×(310-20)= 501.97mm(3)計算常用流量和最小流量下的雷諾數(shù)：根據(jù)如下公式計算(4)一次裝置的選定： 根據(jù)題中所給出要求，一次裝置的形式為標準孔板，取壓方式為法蘭取壓(5)差壓計的選擇滿刻度流量值：的確定是根據(jù)用戶給出的最大流量向上圓整到系列值中的臨近值。 本例中最大流量為250t/h,因此流量計的刻度上限q*m max定為250t/h；型號：差壓計的類型要根據(jù)使用條件與測量量精度進行選取。電容式差壓變

5、送器穩(wěn)定性與準確性都較高，因此本題中選擇DP1151電容式差壓變送器檢測差壓信號。對應的的確定：節(jié)流件形式為標準孔板圓整要求：根據(jù)圓整要求，另，則。參考書本中附表的內容，可選用1151DP電容式差壓變送器，其量程范圍為，耐靜壓值為14MP，精度為，差壓計的量程調在。驗算：，符合規(guī)定(6)計算常用流量下的差壓值(7) 迭代計算值和d值I.求不變量A:將流量公式: 中已知數(shù)移至等號一邊，形成一變量A ，即：II.假定初始值，并根據(jù)公式逐個計算參數(shù)：根據(jù)公式可得:根據(jù)公式: 可得:對于過熱蒸汽, 可膨脹性系數(shù)根據(jù)公式： 根據(jù)公式：就可通過前面確定的參數(shù)計算出每一次的壓力損失III.按照上述公式進行迭

6、代計算:從起進行迭代計算，用快速弦截法公式:進行迭代計算，精度判別公式為，假設判別條件為，迭代計算結果如下表所示表一:程序迭代結果n1234X 0.21102300 0.35641639 0.35542690 0.35542335 0.45439609 0.57942164 0.57870722 0.57870465C 0.60165821 0.60390461 0.603899370.603899360.98406156 0.98314151 0.98314879 0.983148820.086082885.89858205×10-42.11187491×10-6 1.0

7、3066943×10-10 E 0.40793127 0.002795231.00077949×10-5 1.03066943×10-10當時，求得的E小于預定精度，由此可得:IV.求,根據(jù)公式(8)驗算壓力損失：根據(jù)公式:壓力損失驗算不合格;差壓法流量測量中不可避免地存在一定的壓損，下圖中的P2-P3為流體通過節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓損：根據(jù)GB2624-93中標準節(jié)流裝置的設計原理可知，管道流經(jīng)標準孔板的壓力損失為：式中：節(jié)流件內徑與管道內徑之比d/D； P流量差壓；從上式中不難看出，在一定的流體情況下，差壓P越大，壓損越大;值越小，壓損越大。由于差壓P，直徑比與節(jié)

8、流件的給定參數(shù)、約束條件相關，例如管道中的流量范圍，工作壓力與工作溫度等。具體的分析過程如下：從流量q的角度考慮：管道內流束的流量直接影響著壓差，適當減小管道內正常流量，可減小，從而減小壓損從工作壓力的角度考慮：若其他條件不變，提高管道工作壓力，則過熱蒸汽的密度增大，A值減小，X減小，直徑比值減小，壓損會相應的增加。因此為了減小壓損以符合要求，可適當降低管道工作壓力。從工作溫度的角度考慮：其他條件不變，適當提高管道工作溫度t，流束密度減小，A值增加，X增加，直徑比值增加，壓損會相應的降低。因此為了減小壓損以符合要求，可適當提高管道工作溫度。(9)驗算流量：(10)確定：選用的孔板材料為1Cr1

9、8Ni9Ti，溫度t=310，查表可得節(jié)流件線性膨脹系數(shù)根據(jù)公式：(11)確定安裝位置：根據(jù)和管路系統(tǒng)，上游側第一阻力件為彎頭，上游側第二阻力件為彎頭，查表可得：標準孔板對管段粗糙度的限制可由表7-4查出，對于，采用法蘭取壓時相對粗糙度上限值為：，則管壁的絕對粗糙度應滿足：查表可得新的無縫鋼管的絕對粗糙度，因此選擇無縫鋼管能完全滿足管壁粗糙度的要求。(12)計算流量測量總不確定度對于標準孔板，由，可采用下面的公式計算不確定度：流出系數(shù)C的不確定度：流束膨脹系數(shù)的不確定度：，置信概率為95%。節(jié)流件孔徑的不確定度：，置信概率為95%管道直徑不確定度：密度的不確定度：假設溫度，壓力的測量不確定度為

10、，則差壓的不確定度：選定的差壓變送器為0.2級，則差壓測量的不確定度：總的不確定度：4.結論總結（1）選擇節(jié)流件形式：標準孔板 法蘭取壓（2）選擇差壓計：DP1151電容式差壓變送器 精度（3）計算C 、 、 、 （4） 計算所需最小直管段、 、 : （5） 計算最大壓損，并驗算 : 驗算壓力損失不合格 ，經(jīng)分析通過以下方式改進:適當減小管道內正常流量、適當降低管道工作壓力、適當提高管道工作溫度（6） 計算所設計的節(jié)流裝置的測量不確定度：5.用Matlab實現(xiàn)的源程序：迭代：clc;clearformat longa=0.211023;c=1;e=1;re=6.7481*106;D=501.9

11、7;m=0.0487619;x=a/c/eb=(x*x)/(1+x*x)(0.25)c=0.5959+0.0312*b2.1-0.1840*b8+0.0029*b2.5*(106/re)0.75+2.2860*b4/(D*(1-b4)-0.8560*b3/De=1-(0.41+0.35*b4)*m/1.30q=a-x*c*een=q/ax1=x,q1=q;x=a/c/eb=(x*x)/(1+x*x)(0.25)c=0.5959+0.0312*b2.1-0.1840*b8+0.0029*b2.5*(106/re)0.75+2.2860*b4/(D*(1-b4)-0.8560*b3/De=1-(0

12、.41+0.35*b4)*m/1.30q=a-x*c*een=q/ax2=x;q2=q;n=2;while(abs(en)>1*10(-7) x=x2-q2*(x2-x1)/(q2-q1) x1=x2; x2=x; b=(x*x)/(1+x*x)(0.25) c=0.5959+0.0312*b2.1-0.1840*b8+0.0029*b2.5*(106/re)0.75+2.2860*b4/(D*(1-b4)-0.8560*b3/De=1-(0.41+0.35*b4)*m/1.30 q=a-x*c*e q1=q2; q2=q; en=q/a n=n+1;endn不確定度：format lo

13、ngxl=(0.8)2+(0.195048)2+2*0.57874/(1-0.57874)*(0.1)2+2/(1-0.57874)*(0.05)2+0.25*(0.21)2+0.25x2=sqrt(xl)6.設計流程圖已知管道內徑，流體性質和參數(shù)，流量范圍，工作溫度，工作壓力，壓力損失，管道材質，節(jié)流件前后配置等參數(shù)由溫度，壓力查得流束密度，動力粘度，計算最大、最小流量下的的雷諾數(shù)，等熵指數(shù)選取差壓計，確定最大差壓值，設定流量計的刻度上限計算常用流量下的差壓值求不變量A，設定C,的初值由書中公式逐次迭代求出參數(shù)X, ,C,EnEn5×10-10求得參數(shù)，C，壓力損失，流量，d20確定安裝位置，計算總的不確定度NY三.課設心得本次課程設計是本學期最后一門課程設計，經(jīng)過對第二類命題設計的計算，我有以下體會：在學習過程中要明確對變量的定義和把握。一個設計命題所涵蓋的變量就需要前后翻找，精確地理解其意義；在計算過程中，需要反復查找附錄中的表格，有的可以線性內插，有的不可以線性內插。在計算過程中，隨時需要上網(wǎng)查找相關國標，以求結果準確性更高。當計算的壓力損失驗算不合格時，通過思考找到了分析及改進的方式。在驗算不合格的初期，總是在疑惑算錯了，經(jīng)過反復驗算，終于體會到應該如何分析。在計算過程中，尤其是迭代計算部分，用到Matlab軟件編程，在計算不確定