熱工測(cè)量及儀表

1、熱工測(cè)量及儀表課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書適用專業(yè)：生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)編者：程蓓安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院第一章 概論第一節(jié) 課程設(shè)計(jì)的目的和要求一、課程設(shè)計(jì)的目的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是熱工測(cè)量及儀表課程的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，總體來(lái)說(shuō)，目的有三個(gè)：總體來(lái)說(shuō)，目的有三個(gè)：(1)綜合運(yùn)用熱工測(cè)量及儀表及其他有關(guān)課程，如機(jī)械制圖及CAD、機(jī)械基礎(chǔ)、熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)等的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)訓(xùn)練，使理論和實(shí)際結(jié)合起來(lái)，使這些知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、加深和拓展。(2)學(xué)習(xí)和掌握設(shè)計(jì)的一般步驟和方法，培養(yǎng)綜合運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過(guò)的理論知識(shí)去分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。(3)進(jìn)行基本技能的訓(xùn)練，對(duì)計(jì)算、制圖、正確運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（如手冊(cè)、圖冊(cè)

2、、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范文件等）以及進(jìn)行流量測(cè)量總誤差估算等設(shè)計(jì)方面的基本技能得到一次綜合訓(xùn)練，提高技能水平。二、課程設(shè)計(jì)的要求根據(jù)設(shè)計(jì)的目的，要求學(xué)生掌握標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和步驟；正確地查閱資料和手冊(cè)；根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，正確地繪制工程圖紙。關(guān)于熱工測(cè)量及儀表課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求具體體現(xiàn)在指導(dǎo)教師所下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書中，學(xué)生應(yīng)按任務(wù)書的要求正確地進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和圖紙的繪制。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，提倡獨(dú)立思考，深入鉆研的學(xué)習(xí)精神和嚴(yán)肅認(rèn)真，一絲不茍有錯(cuò)必改，精益求精的工作態(tài)度。反對(duì)不求甚解，照抄照搬、敷衍塞責(zé)、容忍錯(cuò)誤的作法。第二節(jié) 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容熱工測(cè)量及儀表課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)，并建議最

3、好結(jié)合實(shí)際課題。設(shè)計(jì)工作在學(xué)生學(xué)完熱工測(cè)量及儀表課程流量測(cè)量?jī)?nèi)容后進(jìn)行，設(shè)計(jì)的主要工作有標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算及節(jié)流裝置工程圖紙的設(shè)計(jì)和繪制兩部分。一、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容為；根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書所給的已知條件，選擇適當(dāng)流量標(biāo)尺和差壓上限系列值，選擇差壓計(jì)或差壓變送器的型號(hào)，計(jì)算節(jié)流件開孔直徑，確定節(jié)流件前、后直管段長(zhǎng)度，計(jì)算節(jié)流裝置最大的壓力損失；估算節(jié)流裝置流量測(cè)量總誤差。二、節(jié)流裝置工程圖紙的設(shè)計(jì)和繪制根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書所給出的有關(guān)條件以及設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果查閱與工程圖紙有關(guān)的資料和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行圖紙的設(shè)計(jì)與繪制。圖紙的內(nèi)容包括節(jié)流件加工制造圖、取壓裝置加工制造圖、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置安裝總圖

4、?？紤]熱工測(cè)量及儀表課程設(shè)計(jì)內(nèi)容時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)學(xué)生學(xué)過(guò)的與本課程設(shè)計(jì)相關(guān)的課程有機(jī)械制圖及CAD、機(jī)械基礎(chǔ)，相關(guān)的實(shí)踐環(huán)節(jié)有制圖測(cè)繪練習(xí)，繪制裝配圖和零件加工圖。因此從內(nèi)容上看，本課程設(shè)計(jì)工程圖紙的設(shè)計(jì)與繪制與上述所學(xué)的內(nèi)容聯(lián)系密切，因此應(yīng)注意復(fù)習(xí)上述環(huán)節(jié)內(nèi)容，嚴(yán)格按制圖要求準(zhǔn)確進(jìn)行圖紙的設(shè)計(jì)與繪制。(2)節(jié)流裝置的使用與自動(dòng)測(cè)量及自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程緊密相連，因此在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)考慮到后續(xù)課程特別是畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上的需要。對(duì)于本專業(yè)，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)是畢業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行的自控工程設(shè)計(jì)內(nèi)容中的一個(gè)部分。所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)介質(zhì)條件，掌握儀表選型原則和安裝材料的選用原則；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，了解流量測(cè)量系統(tǒng)

5、配管布線的方法和要求，并在設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書或圖紙技術(shù)要求內(nèi)容中加以簡(jiǎn)要說(shuō)明，為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)打下基礎(chǔ)。第三節(jié) 熱工測(cè)量及儀表課程設(shè)計(jì)的一般步驟熱工測(cè)量及儀表課程設(shè)計(jì)按教學(xué)計(jì)劃集中安排在2周（10天）時(shí)間內(nèi)完成，內(nèi)容安排上應(yīng)盡量避免不必要的重復(fù)性。在設(shè)計(jì)中應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)為主，根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)進(jìn)度的具體情況對(duì)課程設(shè)計(jì)要求的內(nèi)容可適當(dāng)?shù)脑鰷p。如計(jì)算的題目可適當(dāng)增減。但必須保證設(shè)計(jì)內(nèi)容的完整性；保證學(xué)生能得到一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)前應(yīng)由指導(dǎo)教師給定設(shè)計(jì)課題，并給出設(shè)計(jì)任務(wù)書，設(shè)計(jì)課題和任務(wù)書提供了課程設(shè)計(jì)的依據(jù)和設(shè)計(jì)時(shí)深度要求。節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算所需的工藝條件可由指導(dǎo)教師提供，也可根據(jù)設(shè)計(jì)

6、課題要求由學(xué)生自己到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地收集有關(guān)的數(shù)據(jù)資料，以利學(xué)生提高現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析能力，提高設(shè)計(jì)的實(shí)用價(jià)值。熱工測(cè)量及儀表課程設(shè)計(jì)的一般步驟如下。(1)閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書和設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，詳細(xì)研究設(shè)計(jì)題目，復(fù)習(xí)熱工測(cè)量及儀表課程教材有關(guān)內(nèi)容和閱讀本指導(dǎo)書的主要內(nèi)容，對(duì)設(shè)計(jì)的目的和方法做到心中有數(shù)；收集和整理與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的資料。(2)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)已知條件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算：確定流量標(biāo)尺刻度上限值；選擇差壓計(jì)或差壓變送器刻度上限值，計(jì)算節(jié)流件開孔直徑d20值；估算所設(shè)計(jì)的節(jié)流裝置的流量測(cè)量誤差。(3)繪制節(jié)流件加工制造圖、取壓裝置制造圖和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置安裝總圖。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，根據(jù)管道的公稱直徑DN和公稱壓力

7、PN，查得有關(guān)數(shù)據(jù)，按規(guī)定要求繪制節(jié)流件加工制造圖和取壓裝置制造圖，在此基礎(chǔ)上選擇合適的法蘭、緊固件和其它的安裝材料，按要求繪制標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置安裝總圖。(4)整理和編寫以標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算為主要內(nèi)容的設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書以專用紙書寫并加上封面裝訂成冊(cè)，設(shè)計(jì)任務(wù)書應(yīng)工整抄寫或打印，并附于說(shuō)明書封面后首頁(yè)，設(shè)計(jì)圖紙要求附在說(shuō)明書后一并裝訂。時(shí)間安排：序號(hào)授課章節(jié)及內(nèi)容標(biāo)題摘要作業(yè)布置備注11 概述 11 課程設(shè)計(jì)的目的和要求12 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容13 熱工測(cè)量及儀表課程設(shè)計(jì)的一般步驟課程設(shè)計(jì)任務(wù)書借資料領(lǐng)課程設(shè)計(jì)紙22 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 21 流量測(cè)量的基本知識(shí)復(fù)習(xí)熱工測(cè)量課程中的相

8、關(guān)內(nèi)容課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書3補(bǔ)充校核計(jì)算命題課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書422 設(shè)計(jì)計(jì)算原始參數(shù)23 設(shè)計(jì)計(jì)算231 流量計(jì)選型比較232 節(jié)流件選型、選材233 節(jié)流件計(jì)算課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書5234 取壓裝置選型設(shè)計(jì)235節(jié)流裝置其他附件設(shè)計(jì)計(jì)算課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書6236 節(jié)流裝置布置管路設(shè)計(jì)237 節(jié)流裝置布置管路計(jì)算課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書72. 4 節(jié)流裝置誤差估計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)的整套節(jié)流裝置自行總結(jié)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書83 設(shè)計(jì)圖紙的繪制 31 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件加工制造圖32 取壓裝置加工制造圖圖紙933 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置安裝圖完善課程設(shè)計(jì)論文、準(zhǔn)備答辯圖紙課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書10答辯上午一批下午一批附：參考資料熱工參數(shù)測(cè)量及儀表 華北電力大學(xué) 何適

9、生 主編熱工測(cè)量及儀表電力出版社 吳永生，方可人 主編檢測(cè)技術(shù)及儀表武漢理工大學(xué)出版社 王俊杰 主編熱能與動(dòng)力工程測(cè)試技術(shù)西安交通大學(xué)出版社 王子延 主編熱工參數(shù)測(cè)量與處理清華大學(xué)出版社 呂崇得 主編熱工測(cè)量?jī)x表冶金工業(yè)出版社 高奎明主編工業(yè)自動(dòng)化儀表手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社實(shí)用熱工手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 其他相關(guān)文獻(xiàn)第二章 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算第一節(jié) 流量測(cè)量方法概述流量能反映生產(chǎn)過(guò)程中物料、工質(zhì)或能量的產(chǎn)生和傳輸?shù)牧浚髁繙y(cè)量?jī)x表是用來(lái)測(cè)量管道或明溝中的液體、氣體或蒸汽等流體流量的工業(yè)自動(dòng)化儀表，又稱流量計(jì)。流量可利用各種物理現(xiàn)象來(lái)間接測(cè)量，所以流量測(cè)量?jī)x表種類繁多。按測(cè)量方法分，流量計(jì)有差壓

10、式、變面積式、容積式、速度式和電磁式等。各種方法的選用應(yīng)考慮到流體的種類(相態(tài)、參數(shù)、流動(dòng)狀態(tài)、性能)、測(cè)量范圍、顯示形式(指示、報(bào)警、記錄、積算、控制等)、測(cè)量準(zhǔn)確度、安裝條件、使用條件、經(jīng)濟(jì)性等等。差壓式流量計(jì)(以下簡(jiǎn)稱DPF或流量計(jì))是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸來(lái)測(cè)量流量的儀表。DPF由一次裝置(檢測(cè)件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)組成。通常以檢測(cè)件的型式對(duì)DPF分類，如孔扳流量計(jì)、文丘里管流量計(jì)等。二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計(jì)，差壓變送器和流量顯示及計(jì)算儀表，它已發(fā)展為三化(系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化)程度很高的種類規(guī)

11、格龐雜的一大類儀表。節(jié)流式DPF的檢測(cè)件按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為標(biāo)準(zhǔn)型和非標(biāo)準(zhǔn)型兩大類。所謂標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置是指按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用，無(wú)須經(jīng)實(shí)流校準(zhǔn)即可確定其流量值并估算流量測(cè)量誤差，非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置是成熟程度較差，尚未列入標(biāo)準(zhǔn)文件中的檢測(cè)件。標(biāo)準(zhǔn)型節(jié)流式DPF的發(fā)展經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的過(guò)程，早在1738年，瑞士人丹尼爾第一·伯努利以伯努利方程為基礎(chǔ)，利用差壓法測(cè)量水流量；后來(lái)意大利人文丘里研究用文丘里管測(cè)量流量，并于1791年發(fā)表了研究結(jié)果；1886年，美國(guó)人赫謝爾用文丘里管制成測(cè)量水流量的實(shí)用裝置。20世紀(jì)20年代，美國(guó)和歐洲即開始進(jìn)行大規(guī)模的節(jié)流裝置試驗(yàn)研究。用得最普遍的節(jié)流裝置孔板和

12、噴嘴開始標(biāo)準(zhǔn)化?，F(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)噴嘴的一種型式ISA l932噴嘴，其幾何形狀就是30年代標(biāo)準(zhǔn)化的，而標(biāo)準(zhǔn)孔板亦曾稱為ISA l932孔板。節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)形式的標(biāo)準(zhǔn)化有很深遠(yuǎn)的意義，因?yàn)橹挥泄?jié)流裝置結(jié)構(gòu)形式標(biāo)準(zhǔn)化了，才有可能把國(guó)際上眾多研究成果匯集到一起，它促進(jìn)檢測(cè)件的理論和實(shí)踐向深度和廣度拓展，這是其他流量計(jì)所不及的。1980年ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)正式通過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 5167，至此流量測(cè)量節(jié)流裝置第一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)誕生了。20世紀(jì)80年代美國(guó)和歐洲開始進(jìn)行大規(guī)模的孔板流量計(jì)試驗(yàn)研究，歐洲為歐共體實(shí)驗(yàn)計(jì)劃(EEC Experimental Program)，美國(guó)為API實(shí)驗(yàn)計(jì)劃(API Experi

13、mental Program)。試驗(yàn)的目的是用現(xiàn)代最新測(cè)試設(shè)備及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理技術(shù)進(jìn)行新一輪的范圍廣泛的試驗(yàn)研究，為修訂ISO 5167打下技術(shù)基礎(chǔ)。1999年ISO發(fā)出ISO 5167的修訂稿(ISO/CD 5167-1-4)，該文件為委員會(huì)草案，它在技術(shù)內(nèi)容與編輯上都有很大改動(dòng)，是一份全新的標(biāo)準(zhǔn)。本來(lái)預(yù)定于1999年7月在美國(guó)丹佛舉行的ISO/TC30/SC2會(huì)議上審查通過(guò)為DIS(標(biāo)準(zhǔn)草案)，但是會(huì)議認(rèn)為尚有細(xì)節(jié)問(wèn)題應(yīng)再商榷而未能通過(guò)。新的ISO 5167標(biāo)準(zhǔn)何時(shí)正式頒布尚不得而知。ISO 5167新標(biāo)準(zhǔn)在標(biāo)準(zhǔn)的兩個(gè)核心內(nèi)容皆有實(shí)質(zhì)性變化，一是孔板的流出系數(shù)公式，另一為節(jié)流裝置上游側(cè)

14、直管段長(zhǎng)度的規(guī)定以及流動(dòng)調(diào)整器的使用等。我們通常稱ISO 5167(GB/T2624)中所列節(jié)流裝置為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，其他的都稱為非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，應(yīng)該指出，非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置不僅是指那些節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)與標(biāo)難節(jié)流裝置相異的，如果標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置在偏離標(biāo)準(zhǔn)條件下工作亦應(yīng)稱為非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，例如，標(biāo)準(zhǔn)孔板在混相流或標(biāo)準(zhǔn)文丘里噴嘴在臨界流下工作的都是。節(jié)流裝置分類1)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置 ISO 5167或GB/T2624中所包括的節(jié)流裝置稱為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，它們是標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、經(jīng)典文丘里管和文丘里噴嘴。在設(shè)計(jì)、制造、安裝及使用方面皆遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，可不必個(gè)別校準(zhǔn)而使用。2)低雷諾數(shù)節(jié)流裝置 如1/4圓孔板、錐形入口孔

15、板和雙重孔板等。3)臟污流節(jié)流裝置 如圓缺孔板、偏心孔板和楔形孔板等。 4)低壓損節(jié)流裝置 如道爾管、羅洛斯管、彎管及環(huán)形管等。5)小管徑節(jié)流裝置 如整體(內(nèi)藏)孔板和一體式流量變送器等。6)寬范圍度節(jié)流裝置 如線性孔板等。7)臨界流節(jié)流裝置 如臨界流文丘里噴嘴等。20世紀(jì)50年代以前在過(guò)程控制工程中DPF幾乎是惟一的流量計(jì)，后來(lái)各種類型流量計(jì)相繼登場(chǎng)，打破了其一統(tǒng)天下的局面。20世紀(jì)90年代中后期世界范圍內(nèi)各式DPF銷售量在流量?jī)x表總量中臺(tái)數(shù)占50%-60%(每年約百萬(wàn)臺(tái))。附：其他形式的流量計(jì)特點(diǎn)葉輪式流量計(jì)：典型的葉輪式流量計(jì)是水表和渦輪流量計(jì)。一般機(jī)械式傳動(dòng)輸出的水表準(zhǔn)確度較低，誤差約

16、±2，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，國(guó)內(nèi)已批量生產(chǎn)，并標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化。電脈沖信號(hào)輸出的渦輪流量計(jì)的準(zhǔn)確度較高，一般誤差為±0.20.5。容積式流量計(jì)：適于測(cè)量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。電磁流量計(jì)：其測(cè)量精度和靈敏度都較高。工業(yè)上多用以測(cè)量水、礦漿等介質(zhì)的流量。可測(cè)最大管徑達(dá)2m，而且壓損極小。但導(dǎo)電率低的介質(zhì)，如氣體、蒸汽等則不能應(yīng)用。電磁流量計(jì)造價(jià)較高，且信號(hào)易受外磁場(chǎng)干擾。超聲波流量計(jì)：由于它可以制成非接觸型式，并可與超聲波水位計(jì)聯(lián)動(dòng)進(jìn)行開口流量測(cè)量，對(duì)流體又不產(chǎn)生擾動(dòng)和阻力，所以很受歡迎，是一種很有發(fā)展前途的流量計(jì)。表1 某些流量變送器和流量?jī)x表的分類及性能簡(jiǎn)表第二節(jié) 標(biāo)

17、準(zhǔn)節(jié)流裝置設(shè)計(jì)和計(jì)算一、計(jì)算命題實(shí)際工作中，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置計(jì)算命題通常有兩類，它們都以節(jié)流裝置的流量方程式為依據(jù)。1）已知管道內(nèi)徑D及現(xiàn)場(chǎng)布置情況，已知流體的性質(zhì)和工作參數(shù)，給出流量測(cè)量范圍，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。為此要進(jìn)行以下幾個(gè)方面的工作：選擇節(jié)流件型式，選擇差壓計(jì)型式及量程范圍；計(jì)算確定節(jié)流件開孔尺寸，提出加工要求；建議節(jié)流件在管道上的安裝位置；估算流量測(cè)量誤差。制造廠家多已將這個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程編制成軟件，用戶只需提供原始數(shù)據(jù)。由于節(jié)流式流量計(jì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和使用，手冊(cè)數(shù)據(jù)資料齊全，根據(jù)規(guī)定的條件和設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的節(jié)流裝置可以直接投產(chǎn)使用，不必經(jīng)過(guò)標(biāo)定。2）已知管道內(nèi)徑D及節(jié)流件開孔尺寸d、取壓方式、

18、被測(cè)流體參數(shù)等必要條件，要求根據(jù)差壓值計(jì)算流量。這一般是試驗(yàn)工作需要，為了準(zhǔn)確地求得流量，需同時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)溫度、壓力參數(shù)。二、實(shí)用計(jì)算公式 1實(shí)用流量計(jì)算式為了應(yīng)用方便，將基本流量公式中系數(shù)的數(shù)值代入，統(tǒng)一單位，得到實(shí)用的流量計(jì)算公式?；蚴街衠mkg/h；pPa；dtmm；Dtmm；1kg/m3近年來(lái)推行使用流出系數(shù)C，和C的關(guān)系 2實(shí)用雷諾數(shù)計(jì)算式 式中Pa·s 三、計(jì)算舉例1第一類命題根據(jù)表2任務(wù)書計(jì)算流量。表2 第一類命題計(jì)算任務(wù)書序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)值1被測(cè)介質(zhì)名稱過(guò)熱蒸汽2流體狀態(tài)參數(shù)：工作壓力pMPa3.2874(絕對(duì)壓力)3 工作溫度t4204管道直徑（20下實(shí)測(cè)值）D20

19、mm258.0175管道材料12CrMo新熱拉無(wú)縫鋼管6節(jié)流裝置的型式角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板7節(jié)流件的材料1Cr18Ni9Ti8節(jié)流件的孔徑（20下實(shí)測(cè)值）d20mm195.049差壓計(jì)的型式差壓變送器10差壓值pkPa147.1511管路敷設(shè)情況 球閥 v 4m 10m 3m 計(jì)算步驟：（1）準(zhǔn)備計(jì)算：求Dt：根據(jù)附表1，按管道材料和溫度，查D=12.96*10-6 1/。（線性插值） Dt=D201+D(t-25)=259.3378 mm求dt：根據(jù)附表1，按管道材料和溫度，查d=17.58*10-6 1/。（線性插值） dt=d201+d(t-25)=259.3378 mm求：= dt/ Dt

20、=0.75735求過(guò)熱蒸汽密度1：根據(jù)附表3，按介質(zhì)絕對(duì)壓力和溫度，查1=10.8678 kg/m3求過(guò)熱蒸汽動(dòng)力粘度1：根據(jù)附表2，按介質(zhì)絕對(duì)壓力和溫度，查1=25.5*10-6 Pa·s求過(guò)熱蒸汽流束膨脹系數(shù)：根據(jù)附表12，按=1.3，p=147.15，p=3.2874，4=0.32899，查=0.9772；也可根據(jù)公式計(jì)算檢驗(yàn)p/ p：為了限制流體的可壓縮性對(duì)流量測(cè)量的影響，規(guī)定檢驗(yàn)p/ p < 0.25（2）檢查直管段是否符合要求根據(jù)附表13，按=0.75735和全開球閥，l1=36D=9.3m<10m 符合根據(jù)附表13，按=0.7和1個(gè)90o彎頭，l0=1/2*

21、28D=3.6m<4m 符合根據(jù)附表13，按=0.75735 ，l2=8D=2.0m<3m 符合（3）計(jì)算雷諾數(shù)ReD先假設(shè)ReD=106。根據(jù)附表16，按ReD=106和4=0.32899，查光管流量系數(shù)0=0.728先假設(shè)粗糙度修正系數(shù)Fk=1。求得第一個(gè)試算值qm1=138785.592 kg/h根據(jù)qm1計(jì)算ReD=7.4292*106（4）計(jì)算根據(jù)附表16，按ReD=106和4=0.32899，查光管流量系數(shù)0=0.7280根據(jù)；當(dāng)ReD106時(shí)，F(xiàn)k=r0。根據(jù)附表7，查絕對(duì)粗糙度Ks=0.10；根據(jù)附表7，按D/Ks和，查r0=1.001；=0 Fk=0.726475

22、（5）計(jì)算qm2=138501.953 kg/h偏差小于0.2%，迭代結(jié)束（否則繼續(xù)）。得qm=qm2注：在第3步也可先求出一個(gè)Fk近似值，得到第一個(gè)試算值2第二類命題（以朱祖濤書為例p140）表2 第二類命題計(jì)算任務(wù)書序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)值1被測(cè)介質(zhì)名稱過(guò)熱蒸汽2流量范圍：正常qmchkg/h220000 最大qmmaxkg/h240000 最小qmminkg/h1500003流體狀態(tài)參數(shù)：工作壓力p1MPa8.829(絕對(duì)壓力) 工作溫度t5005管道直徑（20下實(shí)測(cè)值）D20mm216.846管道材料12CrMoV新熱拉無(wú)縫鋼管7節(jié)流裝置的型式由設(shè)計(jì)者定8差壓計(jì)的型式由設(shè)計(jì)者定9在正常流量

23、下的允許壓損pMPa0.0610管路敷設(shè)情況 4m 溫度計(jì) 10m四、節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算書課程設(shè)計(jì)計(jì)算書中應(yīng)包括下述內(nèi)容。(1)已知條件：同設(shè)計(jì)任務(wù)書有關(guān)內(nèi)容。(2)輔助計(jì)算：確定流量標(biāo)尺上限；補(bǔ)充或換算有關(guān)數(shù)據(jù)和參數(shù)；確定差壓上限值和差壓變送器型號(hào)及精度等級(jí)。(3)計(jì)算節(jié)流件開孔直徑。(4)決定節(jié)流裝置上下游直管段長(zhǎng)度。(5)計(jì)算流量測(cè)量總誤差。設(shè)計(jì)計(jì)算書要求計(jì)算正確，論述清楚，文字精練，插圖簡(jiǎn)明，書寫整潔。對(duì)所引用的計(jì)算公式和數(shù)據(jù)資料，應(yīng)注明來(lái)源參考資料的名稱編號(hào)和頁(yè)碼。資料來(lái)源應(yīng)書寫在每頁(yè)右側(cè)留出的約2030mm的范圍內(nèi)，可用表格形式書寫或用設(shè)計(jì)專用紙書寫。設(shè)計(jì)計(jì)算書的格式題頭如下：計(jì)算過(guò)

24、程資料來(lái)源設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)實(shí)用流量計(jì)算式進(jìn)行，由于未知數(shù)較多，需用迭代計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程主要有兩步，第一步是確定差壓標(biāo)尺刻度上限；第二步是確定節(jié)流件開孔直徑d20。計(jì)算步驟序號(hào)類別名稱和內(nèi)容備注1已知條件見(jiàn)任務(wù)書2輔助計(jì)算查表5-4，確定1查表5-8，確定1查表5-5，確定；計(jì)算Dt計(jì)算ReD選擇節(jié)流裝置類型選擇差壓計(jì)量程，確定差壓上限pmax，求出pch推薦查何始生書附表取正常流量圓整到系列值3計(jì)算令=1,Fk=1,求(02)1值由(02)1和ReD，查表5-17，求1值確定1和Fk1求p2/pl再求(02)2值，求2，2和Fk2當(dāng)?shù)Y(jié)束時(shí)，確定求d驗(yàn)算流量校核壓損選節(jié)流件材料，確

25、定d20根據(jù)管路圖，查表5-3，確定l0, l1, l2線性插值ro粗糙度原始校正系數(shù)須<0.2 %，否則重算參考表5-5標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件及其取壓裝置關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件的形狀和取壓方式，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下：孔板：角接取壓，法蘭取壓，標(biāo)準(zhǔn)噴嘴(國(guó)際上也稱ISA噴嘴)：角接取壓。國(guó)際上還有一些其他的已標(biāo)準(zhǔn)化了的節(jié)流件，如縮流取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板，長(zhǎng)徑噴嘴(也稱ASME噴嘴)，古典文丘利管和文丘利噴嘴等。1標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板在采用角接取壓時(shí)適用于直徑D=501000毫米的管道，節(jié)流件開孔直徑d與管道直徑D之比=d/D=0.220.8，雷諾數(shù)ReD=5000107。在采用法蘭取壓時(shí)，可用于D=50760毫米的管道，=

26、d/D=0.10.75，ReD=8000107，法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板ReD限值見(jiàn)附錄所列。標(biāo)準(zhǔn)孔板是用不銹鋼或其他金屬材料制造，具有圓形開孔、開孔人口邊緣尖銳的薄板。標(biāo)準(zhǔn)孔板的開孔直徑d是一個(gè)重要尺寸，應(yīng)實(shí)際測(cè)量。測(cè)量在上游端面進(jìn)行，最好是在四個(gè)大致相等的角度上測(cè)量直徑，求其平均值。要求各個(gè)單測(cè)值與平均值之差應(yīng)在0.05 %范圍之內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)孔板的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，體積小，加工方便，成本低，因而在工業(yè)上應(yīng)用最多。但其測(cè)量準(zhǔn)確度較低，壓力損失較大，而且只能用于清潔的流體。2標(biāo)準(zhǔn)噴嘴角接取壓標(biāo)準(zhǔn)噴嘴適用于D=501000毫米，直徑比0.320.8，ReD=2*104108。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴的形狀：其型線由進(jìn)口端面、收縮

27、部分第一圓弧面、第二圓弧面、圓筒形喉部和圓筒形出口邊緣保護(hù)槽等五部分組成。圓筒形喉部長(zhǎng)度為0.3d，其直徑就是節(jié)流件開孔直徑d，d值應(yīng)是不少于8個(gè)單測(cè)值的算術(shù)平均值，其中4個(gè)是在圓筒形喉部的始端測(cè)得，另4個(gè)是在其終端測(cè)得，并且是在大致相距45o角的位置上測(cè)得的，要求任何一個(gè)單測(cè)值與平均值的差不得超過(guò)±0.05 %。各段型線之間必須相切，不得有不光滑部分。標(biāo)準(zhǔn)孔板與標(biāo)準(zhǔn)噴嘴的選用，除了應(yīng)考慮加工易難、靜壓損失 (孔板比噴嘴大)多少外，尚須考慮使用條件滿足與否。標(biāo)準(zhǔn)噴管的形狀適應(yīng)流體收縮的流型，所以壓力損失較小，測(cè)量準(zhǔn)確度較高。但它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，體積大，加工困難，成本較高。*選擇節(jié)流件

28、形式和取壓方式時(shí)，可從以下幾方面考慮：1）考慮加工方便，選擇角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板2）考慮有壓力損失限制要求，考慮采用噴嘴。3）介質(zhì)溫度較高時(shí)，孔板可能有變形問(wèn)題且有入口邊緣變鈍帶來(lái)的誤差。4）對(duì)于角接取壓的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，由于環(huán)室結(jié)構(gòu)具有均壓作用，有利于提高測(cè)量精度，應(yīng)盡可能采用。*差壓上限值的選擇關(guān)于差壓上限值的選擇要求選擇合理，其值的選擇不是唯一的，在滿足壓力損失要求和最小雷諾數(shù)推薦值的條件下，選擇較大的差壓上限值則計(jì)算出的開孔直徑比略小，這樣可以提高精度和減少對(duì)節(jié)流件前后直管段長(zhǎng)度的要求。而在滿足測(cè)量精度和節(jié)流件前后直管長(zhǎng)度的條件下，選擇較小的差壓上限值又可以盡量減少壓力損失。確定差壓上限值是

29、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算中的重要步驟，希望學(xué)生在設(shè)計(jì)時(shí)獨(dú)立思考，合理選擇并加以適當(dāng)論證。差壓計(jì)標(biāo)尺上限，流量標(biāo)尺上限和節(jié)流件開孔直徑是節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算中三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的變量。流量標(biāo)尺可根據(jù)工藝條件中最大流量值圓整到較大的流量標(biāo)尺系列值，當(dāng)進(jìn)一步定差壓標(biāo)尺上限后，節(jié)流件的開孔直徑比和節(jié)流件開孔直徑d和d20就可以通過(guò)計(jì)算求出?，F(xiàn)將差壓上限值的選擇方法簡(jiǎn)述如下:(1)如果對(duì)壓力損失、直管段長(zhǎng)度有特別規(guī)定時(shí)，可通過(guò)查速算圖求得差壓上限值。對(duì)于角接取壓標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，根據(jù)允許的壓力損失、直管段長(zhǎng)度和實(shí)際最小雷諾數(shù)這三個(gè)特別規(guī)定的數(shù)據(jù)，在角接取壓速算圖上查得差壓上限值。對(duì)于法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板，當(dāng)允許壓力損失和直管

30、段長(zhǎng)度有特別規(guī)定時(shí)，可從法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板速算圖上查出差壓上限值。用速算圖查出的差壓上限值，當(dāng)被測(cè)流體為氣體時(shí)，要驗(yàn)證是否符合p2/pl0.75的要求，否則要放寬這些特別規(guī)定的要求，直到p2/pl0.75為止。(2)如果對(duì)壓力損失，直管段長(zhǎng)度等無(wú)特別規(guī)定時(shí)，可以根據(jù)流量公式通過(guò)計(jì)算求出差壓上限值。對(duì)于角接取壓標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置計(jì)算公式，可根據(jù)實(shí)際最小雷諾數(shù)作為推薦使用的最小雷諾數(shù)，由推薦表查得值：若0.5時(shí)取0.5；若<0.5時(shí)，使用表中的值。并令ReD106，在0關(guān)系表查得a02值，并且求出差壓上限值。若>0.5，將計(jì)算結(jié)果圓整到比其較小的系列值，若0.5，將計(jì)算結(jié)果圓整到比其較大的系列

31、值。當(dāng)被測(cè)流體為氣體時(shí)，應(yīng)驗(yàn)證求得的差壓上限是否符合p2/pl0.75的要求，(3)如果僅僅對(duì)壓力損失有特別規(guī)定，則最大差壓按下式求得:對(duì)標(biāo)準(zhǔn)孔板，取(22.5) 壓力損失對(duì)標(biāo)準(zhǔn)噴嘴，取(33.5) 壓力損失將計(jì)算結(jié)果圓整到比其小的系列值。對(duì)氣體介質(zhì)，需驗(yàn)證p2/pl0.75。(4)對(duì)于節(jié)流裝置和差壓顯示儀表使用量較大的單位，應(yīng)考慮盡量減少使用差壓上限的規(guī)格。建議采用下面幾種規(guī)格。被測(cè)流體工作壓力較高，允許壓力損失較大時(shí)，可選用差壓上限4060kPa被測(cè)流體工作壓力中等，允許的壓力損失亦中等時(shí)，差壓上限1625kPa被測(cè)流體的工作壓力較小，允許的壓力損失亦較小時(shí)，差壓上限610kPa計(jì)算節(jié)流件

32、開孔直徑d時(shí)要求仔細(xì)認(rèn)真計(jì)算精確，并切實(shí)做好流量驗(yàn)算，當(dāng)驗(yàn)算誤差大于規(guī)定要求(±0.2%)時(shí)，要重新計(jì)算，以確保設(shè)計(jì)質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道條件節(jié)流裝置的流量和差壓之間關(guān)系，不僅與節(jié)流件有關(guān)，而且與流體在節(jié)流件上下游流動(dòng)情況也有關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置要求在節(jié)流件前1D長(zhǎng)度處的管截面上形成典型的紊流分布，節(jié)流件下游的阻力件不影響流束的正?；謴?fù)，因此對(duì)節(jié)流件前后的管道必須有明確要求，此外還必須確定節(jié)流裝置所用管道的內(nèi)壁粗糙度。1節(jié)流件前后直管段要求節(jié)流件上，下游第一個(gè)阻力件與節(jié)流件之間的直管段長(zhǎng)度取決于上下游第一個(gè)阻力件的形式和所用節(jié)流件的直徑比值，可查附錄表，表中所列數(shù)值為管道內(nèi)徑D的倍數(shù)。

33、如果實(shí)際的l1在括號(hào)內(nèi)和括號(hào)外的數(shù)字之間，則應(yīng)對(duì)流量測(cè)量的極限相對(duì)誤差算術(shù)相加±0.5。上游第一阻力件與第二阻力件之間的直管段長(zhǎng)度按上游第二個(gè)阻力件的形式和=0.7(不論所用節(jié)流件實(shí)際為多少)按表查得，數(shù)值折半。如在節(jié)流件上游安裝溫度計(jì)套管時(shí)，除滿足上述要求外，溫度計(jì)套管與節(jié)流件之間的距離應(yīng)滿足以下關(guān)系：當(dāng)溫度計(jì)套管直徑0.03D時(shí)，l=5D(3D)，當(dāng)溫度計(jì)套管直徑在0.030.13D之間時(shí)，l=20D(10D)。如節(jié)流件前有大于2：1的驟縮，則除上述要求外，驟縮處距離節(jié)流件不得小于30D(15D)。凡實(shí)際裝在節(jié)流件上游的阻力件形式?jīng)]有包括在表之內(nèi)，或要求的三段直管段有一個(gè)小于括號(hào)

34、內(nèi)的數(shù)值或有兩個(gè)都在括號(hào)內(nèi)外的數(shù)值之間，則應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室實(shí)際測(cè)定差壓和流量之間的關(guān)系*附：設(shè)計(jì)說(shuō)明書參考提綱設(shè)計(jì)題目：標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算1 概述11 課程設(shè)計(jì)的目的和要求12 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容13 本課題解決的實(shí)際問(wèn)題2 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 21 流量測(cè)量的基本知識(shí)22 節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析22. 1 流量測(cè)量裝置課程設(shè)計(jì)任務(wù)22. 2 理論基礎(chǔ)22. 3 設(shè)計(jì)計(jì)算22. 3. 1 節(jié)流件選型22. 3. 2 節(jié)流件計(jì)算22. 3. 3 取壓裝置選型設(shè)計(jì)22. 3. 4 節(jié)流裝置其他附件設(shè)計(jì)計(jì)算22. 3. 5 節(jié)流裝置管路設(shè)計(jì)2. 2. 3 節(jié)流裝置誤差分析2. 2. 4 溫度壓力補(bǔ)償

35、設(shè)計(jì)3 附圖 附圖 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件加工制造圖附圖 取壓裝置加工制造圖附圖 節(jié)流件及取壓裝置位置示意圖參考文獻(xiàn)致謝第三節(jié) 節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)圖建議圖幅采用A4(或A3)號(hào)圖紙，比例采用1：1或1：2。可以只用一個(gè)主視圖表達(dá)，有關(guān)加工技術(shù)要求寫在圖紙上，圖紙右下方畫上標(biāo)題欄。一、節(jié)流件1標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板的結(jié)構(gòu):打字部位標(biāo)準(zhǔn)孔板的開孔直徑d是一個(gè)重要尺寸，應(yīng)實(shí)際測(cè)量。測(cè)量在上游端面進(jìn)行，最好是在四個(gè)大致相等的角度上測(cè)量直徑，求其平均值。要求各個(gè)單測(cè)值與平均值之差應(yīng)在0.05范圍之內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)孔板的進(jìn)口圓筒形部分應(yīng)與管道同心安裝，其中心線與管道中心線的偏差不得大于0.015D，無(wú)毛刺和可見(jiàn)的反光，即進(jìn)口邊緣應(yīng)很尖銳

36、。圓筒厚度e和孔板厚度E不能過(guò)大，E0.020.05D，e=0.0050.02D。這種孔板的全稱是“同心薄壁銳緣孔板”。值得指出的是公稱直徑是確定孔板結(jié)構(gòu)和尺寸的重要參數(shù)，也是繪制加工圖和安裝總圖的重要參數(shù)，因此在圖紙繪制前應(yīng)先選擇公稱直徑。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1047規(guī)定，管道元件的公稱通徑用符號(hào)DN表示。一般情況下，可通過(guò)已知條件中管道內(nèi)徑的數(shù)值判斷其公稱直徑的大小。標(biāo)準(zhǔn)孔板制造和安裝的其他要求是：(1)在各處測(cè)量E的結(jié)果不得相差0.005D以上，在各處測(cè)量e的結(jié)果不得相差0.001D以上。(2)孔板必須與管道軸線垂直，其偏差不超過(guò)±1o。(3)若E0.02D可以不作圓錐形出口，這樣

37、的孔板適用于測(cè)量雙向流動(dòng)的流體，但這時(shí)要求下游端面的光潔度和邊緣尖銳度必須與上游端面的相同。(4)孔板加工過(guò)程中，不得使用刮刀和砂布進(jìn)行修刮和打磨?？装彘_孔直徑的加工公差見(jiàn)附錄。2標(biāo)準(zhǔn)噴嘴標(biāo)準(zhǔn)噴嘴的形狀：其型線由進(jìn)口端面A、收縮部分第一圓弧面cl、第二圓弧面c2、圓筒形喉部e和圓筒形出口邊緣保護(hù)槽H等五部分組成。圓筒形喉部長(zhǎng)度為0.3d，其直徑就是節(jié)流件開孔直徑d，d值應(yīng)是不少于8個(gè)單測(cè)值的算術(shù)平均值，其中4個(gè)是在圓筒形喉部的始端測(cè)得，另4個(gè)是在其終端測(cè)得，并且是在大致相距45o角的位置上測(cè)得的，要求任何一個(gè)單測(cè)值與平均值的差不得超過(guò)±0.05。各段型線之間必須相切，不得有不光滑部分

38、。二、取壓裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置規(guī)定了由節(jié)流件前后引出差壓信號(hào)的幾種取壓方式，有角接取壓、法蘭取壓、徑距取壓等。角接取壓有兩種結(jié)構(gòu)，適用于孔板和噴管。1為環(huán)室取壓；可以得到均勻取壓；1為鉆孔取壓，取壓孔開在節(jié)流件前后的夾緊環(huán)上，這種方式在大管徑(D>500ram)時(shí)應(yīng)用較多。徑距取壓，取壓孔開在前、后測(cè)量管段上，適用于標(biāo)準(zhǔn)孔板。法蘭取壓，上、下游側(cè)取壓孔開在固定節(jié)流件的法蘭上，適用于孔板。取壓孔大小及各部件尺寸均有相應(yīng)規(guī)定，可以查閱有關(guān)手冊(cè)。對(duì)于任何，環(huán)室取壓的隙縫寬度應(yīng)在110毫米之間，單獨(dú)鉆孔取壓的應(yīng)在410毫米之間。如環(huán)室或夾緊環(huán)和節(jié)流件之間有太厚的墊片時(shí)將增加隙縫寬度值，并且還可能使節(jié)流件與管軸之間的垂直度偏差超過(guò)1o，所以墊片厚度不要