過程參數(shù)檢測及儀表

1、過程參數(shù)檢測及儀表課程設計任 務 書一、 目的與要求本課程設計為檢測技術與儀器、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，掌握儀表的基本設計方法和設計步驟。二、 主要內(nèi)容通過本門課程設計，使學生了解流量測量的基本原理，流量儀表的基本結構，掌握節(jié)流式流量計的設計方法和一般設計步驟。三、 進度計劃序號設計(實驗)內(nèi)容完成時間備注1選定所設計的節(jié)流式流量計的設計題目，查閱相關技術資料2014年1月11日2分析計算，確定設計方案2014年1月12日3繪制節(jié)流件的機械設計圖紙2014年1月13日4撰寫設計說明書2014年1月14日5提交設計圖

2、紙和設計說明書，并答辯2014年1月15日四、 設計（實驗）成果要求提交設計圖紙及設計說明書五、 考核方式答辯 學生姓名：蔡攀 指導教師： 田沛 2015年 6 月 19 日一、課程設計目的與要求本課程設計為檢測技術與儀器、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，掌握儀表的基本設計方法和設計步驟。二、課程設計正文1.第一類命題（第一題） 已知條件:流體為水，工作壓力，工作溫度；管道，材料為20號鋼舊無縫鋼管；節(jié)流件為角接取壓標準孔板，材料為1Cr18Ni9Ti；差壓，求給定差壓值下的水流量？解：1.1設計任務書序號項 目符號單位數(shù)

3、 值1被測介質(zhì)名稱水2流量狀態(tài)參數(shù):工作壓力PMPa0.58(絕對壓力)3工作溫度t304管道直徑(20下實測值)mm1005管道材料20號鋼舊無縫鋼管6節(jié)流件的形式角接取壓標準孔板7節(jié)流件的材料 1Cr18Ni9Ti8節(jié)流件孔徑(20下實測值)mm50.389差壓值Pa500001.2輔助計算（1）查表可得水的密度，水的動力粘度，管道線膨脹系數(shù)，節(jié)流件線膨脹系數(shù)。由已知的管道直徑和節(jié)流件開孔直徑計算工作狀態(tài)下的管道內(nèi)徑及節(jié)流件開孔直徑，即：（2）計算直徑比（3）本題中被測介質(zhì)水為不可壓縮性流體，故。（4）迭代計算中的不變量：1.3根據(jù)題意可知，直管段長度和粗糙度符合要求。1.4迭代計算流量對

4、于角接取壓標準孔板，有 （1）令，將帶入上式得流出系數(shù)的初始值。則 將的值帶入公式（1）中，得 同理可得 這時 迭代計算結束，所以得 流體為過熱蒸汽；最大流量q=240*10kg/h；常用流量q=230*10kg/h；最小流量q=100*10kg/h；工作壓力P=13.2MPa；工作溫度t=550°C；管道D=221mm，材料X20CrMoV121新無縫管；允許壓力損失60kPa；上游第一阻力件為90°平面彎頭，上游第二阻力件為全開閘閥。求：（1）確定節(jié)流件形式；（2）選定差壓計；（3）計算、C、d；（4）確定最小直管段長度l,l,l；（5）計算壓力損失并進行核算（6）計算

5、基本誤差。此題設計任務書為：序號項 目符號單位數(shù) 值1被測介質(zhì)名稱過熱蒸汽2流量測量范圍：正常最大最小qqqkg/hkg/hkg/h2300002400001000003介質(zhì)溫度t°C5504介質(zhì)絕對壓力pMPa13.25管道內(nèi)徑實測值Dmm2216管道材料X20CrMoV121新無縫管7節(jié)流件取壓形式標準噴嘴（角接取壓）8管道阻力件上游第一阻力件為90平面彎頭，第二阻力件為全開閘閥9正常流量下允許的壓力損失Pa60*1010管道簡圖：解：1、準備計算：根據(jù)介質(zhì)工作狀態(tài)下的壓力P=13.2MPa和溫度t=550°C，查得介質(zhì)密度=37.928kg/m,介質(zhì)動力粘度=31.2

6、22*10Pa·s，過熱蒸汽的等熵指數(shù)=1.3。根據(jù)管道材料X20CrMoV121和工作溫度550°C，查得管道材料線膨脹系數(shù)=12.30*101/°C。計算D：D= D1+（t-20） =221*1+12.30*10*(550-20) =222.44(mm)計算正常流量和最小流量下雷諾數(shù)：=11.71877*10=5.091*10可見，在最小流量下的雷諾數(shù)R已超過各種形式標準節(jié)流件雷諾數(shù)使用范圍的下限。2、確定節(jié)流件形式 孔板加工方便、價格較廉，但其壓力損失較大。對于大型發(fā)電機組，由于管道雷諾數(shù)較高，允許壓力損失限制較嚴格，故常用噴嘴。由于所測流體為過熱蒸汽，且

7、壓力損失的限制較為嚴格，故選用標準噴嘴。3、選定差壓計類型和量程 差壓計類型根據(jù)投資費用和準確度要求選取，可參考附錄II-13,本例選用準確度等級為0.25的電容式差壓變送器差壓計量程上限P=3*=3*60*1000=180*10Pa可選用1151DP電容式差壓變送器，其量程范圍為（635-3810）*9.81Pa，耐靜壓為14MPa,變送器差壓量程調(diào)整在0195*10Pa。流量指示儀表的刻度上限流量是有規(guī)定的，即為1，1.25，1.6，2，2.5，3.2，4，5，6.3，8*10，其中n為正或負整數(shù)。本例最大流量為250t/h,所以流量計流量刻度上限q定為250t/h。驗算:= 0.0136

8、36<0.25,符合規(guī)定.4、計算、C、d、壓力損失1） 計算常用流量下的差壓值 P P=P =165.3125*10Pa; 2）將流量公式中已知數(shù)移至等號一邊，形成一不變量A，即：A=迭代方程為：=A線性算法中變量為：精密度判據(jù)為：（亦可高達5*）先確定C的初始值然后按下列各式求取X、C、：其中迭代結束后，可按下式計算和：現(xiàn)在計算A值：A=0.46441; 3）迭代過程 4）設初始假定值C=0.95；=0.99， 對迭代法用C語言編程有#include <stdio.h>#include<math.h>void main()double c=0.95,e=0.9

9、9,a=0.46441,b,x,t=1,w;while(t>0.00005)x=a/(c*e);b=pow(1+1/(x*x),-0.25);c=0.9900-0.2262*pow(b,4.1)-(0.00175*pow(b,2.0)-0.0033*pow(b,4.15)*pow(1/11.71877),1.15);e=sqrt(pow(1-165.3125/13200),(2/1.3)*(1.3/0.3)*(1-pow(1-165.3125/13200),0.3/1.3)*(13200/165.3125)*(1-b*b*b*b)/(1-b*b*b*b*pow(1-165.3125/13

10、200),2/1.3);t=(a-x*e*c)/a;w=(sqrt(1-b*b*b*b)-c*b*b)*165.3125*1000/(sqrt(1-b*b*b*b)+c*b*b);printf("%f,%f,%f,%f,%f",x,c,e,b,w); 運行此程序得到迭代計算后的結果： X=0.495007;=0.666056;C=0.947245;=0.990425;=59771.968834; 5）對壓力損失進行核算上一步求得正常流量下的壓力損失為：=59771.968834<壓力損失驗算合格。 6)確定d選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼為噴嘴材料，從附錄表中查得=1

11、8.2*101/°C =149.742mm5、確定最小直管段長度l,l,l和對管道粗糙度的要求。按=0.7，上游側第一阻力件為90°平面彎頭，第二阻力件為全開閘閥，從表中查得： l=28D=28*0.22244=6.22832m6.23ml=7D=7*0.22244=1.55708m1.56ml=14D=14*0.22244=3.11416m3.11m噴嘴對管道相對粗糙度的限值可從表中查得，對于=0.7，管道相對粗糙度限值為4.0*10，所以管道的絕對粗糙度K為K<222.44*4.0*10=0.088976mm 新無縫鋼管的絕對粗糙度K=0.051mm，選擇內(nèi)壁光滑的無縫鋼管即能符合粗糙度要求6、計算基本誤差 流體為過熱蒸汽且=0.666056； 流出系數(shù)的不確定度： /C = (2*0.666056-0.4)% = 0.93%；流束膨脹系數(shù)的不確定度：/ = 2*p/p%=2*165.3125/13200% = 0.025%；節(jié)流件孔徑的不確定度： /d =0.1%;觀景的不確定度： /D =0.2%;密度的不確定度： /=0.5%