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1、節(jié)流裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)書題 目: 節(jié)流裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 學(xué)生姓名: 指導(dǎo)教師: 專業(yè)班級(jí): 能源科學(xué)與工程學(xué)院2016年12月目錄第一章 節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算命題1.1設(shè)計(jì)所給命題第二章 節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算命題2.2設(shè)計(jì)計(jì)算(孔徑計(jì)算)的方法2.2.1已知條件2.2.2輔助計(jì)算2.2.3計(jì)算2.3計(jì)算公式2.3.1流量公式2.3.2雷諾數(shù)ReD計(jì)算式2.3.3節(jié)流件開孔直徑d和管道內(nèi)經(jīng)D計(jì)算式2.3.4可膨脹性系數(shù)計(jì)算式2.3.5迭代計(jì)算法第三章 具體計(jì)算過程3.1給定條件(1)工作狀態(tài)下流體流量測(cè)量范圍上限值(2)工作狀態(tài)下管道內(nèi)徑D(3)工作狀態(tài)下水的密度1、粘度(4)計(jì)算Re
2、Dcom(5)管道粗糙度(6)確定差壓上限值3.2計(jì)算(1)求A2(2)迭代計(jì)算(3)求2,計(jì)算C1(4)求3,計(jì)算C2(5)求d值(6)驗(yàn)算流量(7)求d20值(8)確定d20加工公差(9)確定壓力損失(10)根據(jù)=1和管路系統(tǒng),可得直管長一、 節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算命題11設(shè)計(jì)所給命題被測(cè)流體:水流體流量:=500t/h;=400t/h;=200t/h工作壓力:p1=14.6Mpa(絕對(duì))工作溫度:t1=22020時(shí)的管道內(nèi)徑:D20=233mm管道材料:20#鋼,新的無縫鋼管,管道材料熱膨脹系數(shù)D=12.78×10-6mm/mm·允許的壓力損失:不限管道敷設(shè): 選用法蘭取
3、壓標(biāo)準(zhǔn)孔板配DBC型電動(dòng)差壓變送器二、 節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算命題已知節(jié)流裝置型式,管道內(nèi)徑D,節(jié)流件開孔直徑d被測(cè)流體參數(shù)、,根據(jù)測(cè)得的差壓值p,計(jì)算被測(cè)流體流量或。已知管道內(nèi)徑D,被測(cè)流體參數(shù)、,管道布置條件,選擇流量范圍,差壓測(cè)量上限,節(jié)流裝置型式,計(jì)算節(jié)流件開孔直徑d。已知管道內(nèi)徑D,節(jié)流件開孔直徑d,被測(cè)流體參數(shù)、,管道布置條件,節(jié)流裝置型式,流量范圍,計(jì)算差壓值。已知節(jié)流裝置型式,直徑比,壓值,流量或,被測(cè)流體參數(shù)、,計(jì)算管道內(nèi)徑D和節(jié)流件開孔直徑d。命題為現(xiàn)場核對(duì)投用流量計(jì)的測(cè)量值;命題為新裝設(shè)計(jì)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算,一般設(shè)計(jì)計(jì)算就是指此命題,命題用于現(xiàn)場核對(duì)差壓
4、計(jì)的測(cè)量值;命題用以確定現(xiàn)場需要的管道尺寸。2.2設(shè)計(jì)計(jì)算(孔徑計(jì)算)的方法2.2.1已知條件被測(cè)流體(混合介質(zhì)的組分百分?jǐn)?shù))。流體流量:最大(或);常用(或)(可取0.8);最小。節(jié)流件上流取壓孔處被測(cè)流體的工作壓力(絕對(duì))。節(jié)流件上流取壓孔處被測(cè)流體的工作溫度t1。20時(shí)的管道內(nèi)徑D20。管道材料及材料熱膨脹系數(shù)D,內(nèi)表面狀況;節(jié)流件材料及材料熱膨脹系數(shù)D允許的壓力損失。管道敷設(shè)情況,上、下流阻力件類型及直管段長度。采用的節(jié)流裝置型式。2.2.2輔助計(jì)算根據(jù)(或)確定流量標(biāo)尺上限值(或)。計(jì)算工作狀態(tài)下管徑D。求被測(cè)流體工作狀態(tài)下粘度、等熵指數(shù)和密度1。計(jì)算ReDcom。根據(jù)管道種類、材料
5、和管道內(nèi)表面狀況,求Ra或K值。求Ra/D或K/D值,檢查Ra/D或K/D值是否符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。確定差壓上限值,若流體為氣體應(yīng)檢查是否符合標(biāo)準(zhǔn)0.25的要求。求,一般=0.64。確定差壓計(jì)(或差壓變送器)的類型。2.2.3計(jì)算根據(jù)、D、1、求A2 根據(jù)節(jié)流裝置型式確定0公式。用迭代法求值,進(jìn)行迭代計(jì)算,直到<0.0001為止。求d值,d=D。驗(yàn)算流量流量值偏差 %若0.2%,則計(jì)算合格,否則需檢查原始數(shù)據(jù),重親新計(jì)算。求d20值確定d20加工公差,d20=±0.0005d20求壓力損失根據(jù)值、阻流件類型確定節(jié)流裝置上游側(cè)直管段長度。計(jì)算流量測(cè)量不確定度Eqm(或Eqv)。2.3
6、計(jì)算公式2.3.1流量公式qm=C1-44d221p (2-1)qv=C1-44d22p1 (2-2)式中 qm、qv-分別為質(zhì)量流量(kg/s)和體積流量(m3/s); C-流出系數(shù); -可膨脹性系數(shù); d-節(jié)流件開孔直徑,m; -直徑比,=d/D; D-管道內(nèi)經(jīng),m; 1-被測(cè)流體密度,kg/m3; p-差壓,Pa2.3.2雷諾數(shù)ReD計(jì)算式ReD=4qmD (2-3)ReD=4qv1D (2-4)式中D-管道內(nèi)經(jīng),m; -流體流動(dòng)粘度,Pa·s; 其余符號(hào)同上。2.3.3節(jié)流件開孔直徑d和管道內(nèi)經(jīng)D計(jì)算式d=d201+dt-20 (2-5)D=D201+Dt-20 (2-6)式
7、中d20、D20-分別為20下節(jié)流件開孔直徑和管道內(nèi)經(jīng); d、D-分別為節(jié)流件材料熱膨脹系數(shù)和管道材料熱膨脹系數(shù);t-工作溫度;其余符號(hào)同上。2.3.4可膨脹性系數(shù)計(jì)算式(1)孔板可膨脹性系數(shù)計(jì)算式=1-(0.351+0.2564+0.938)1-(p2p1)1/k (2-7)式中-直徑比,=d/D;k-等熵指數(shù);p1-節(jié)流件上游側(cè)流體靜壓力,Pa;p2-節(jié)流件下游側(cè)流體靜壓力,Pa;適用范圍:p2p10.75(2)噴嘴文丘里管膨脹性系數(shù)計(jì)算式=k2/kk-11-41-42/k1-k-1k1-1/2 (2-8)式中-壓力比,=p2/p1;p2-節(jié)流件下游側(cè)流體靜壓力,Pa;其余符號(hào)同上。適用范
8、圍:p2p10.75。2.3.5迭代計(jì)算法節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算4個(gè)命題不能用直接計(jì)算法求解,需用迭代計(jì)算法求解?,F(xiàn)以命題的迭代計(jì)算方法為例加以說明。式(2-1)和式(2-2)用d=D變換為下式qm=C1-442D221p (2-9)qv=C1-442D22p1 (2-10)把2已知值組合在方程的一邊,將未知值放在方程的另一邊C1-4=4qmD221p=A2 (2-11)C21-4=4qmD22p1=A2 (2-12)A2為已知量組合的不變量。由式(2-13)可求得=1+CA2214 (2-13)下面對(duì)式(2-13)進(jìn)行迭代。1. 計(jì)算o根據(jù)已知條件qm、qv、D、P、1等,由式(2-11)和式(2
9、-12)計(jì)算出A2,令=1,C取某固定值CO,則式為=1+CoA2+0.06214 (2-14)2. 計(jì)算1由o、k、p代入公式計(jì)算o;由o、ReD、D代入C公式計(jì)算Co;將Co、o、A2代入式(2-13)計(jì)算出1。3. 計(jì)算2由1、k、p代入公式計(jì)算1;由1、ReD、D代入C公式計(jì)算C1;將C1、1、A2代入式(2-13)計(jì)算出2。若滿足n-n-1<E(一般)E=0.0001,則迭代可停止,通常進(jìn)行2-3次迭代即可。三、 具體計(jì)算過程3.1給定條件(1)工作狀態(tài)下流體流量測(cè)量范圍上限值qmmax=138.89kg/sqmcom=111.11kg/s qmmin=55.56kg/s(2)
10、工作狀態(tài)下管道內(nèi)徑DD=D201+Dt-20 =2331+12.78×10-6×220-20mm =233.60mm(3)工作狀態(tài)下水的密度1、粘度1=840.22kg/m3 =1.24905×10-4Pas(4)計(jì)算ReDcomReDcom=4qmmaxD =4×111.113.14×1.24905×10-4×0.2336 =48473085000(且1702D)(5)管道粗糙度Ra<0.01 R<0.03 Ra10-4d管道粗糙度符合要求(6)確定差壓上限值p=4qm1-22D2C2121設(shè)=0.5,C=0.
11、6,代入pmax=4×138.891-0.54×0.52×0.23362×0.62×1840.22 =2.085×105Papcom=0.64×pmax=0.64×2.085×105=1.335×105Pa圓整到系列值,取pmax=210KPa,故pcom=134.4KPa3.2計(jì)算(1)求A2A2=4qmcomD221pcom=4×111.11×0.23362×2×840.22×1.335×105=0.1726(2)迭代計(jì)算取o=0.
12、5Co=0.5961+0.026102-0.21608+0.0005211060ReD0.7+0.0188+0.0063190000ReD0.803.5106ReD0.3+0.043+0.080e-10L1-0.123e-7L1×1-0.11A04/1-04-0.031M2'-M2'1.101.3+0.0110.75-02.8-D/25.4 將o=0.5,ReDcom=4847308代入Co=0.6026281=1+CoA2+0.062-14=0.5247298(3)求2,計(jì)算C1C1=0.5961+0.026112-0.21618+0.0005211061ReD0.
13、7+0.0188+0.0063190001ReD0.813.5106ReD0.3+0.043+0.080e-10L1-0.123e-7L1×1-0.11A14/1-14-0.031M2'-M2'1.111.3+0.0110.75-12.8-D/25.4 將1=0.5247298,ReDcom=4847308代入C1=0.6030002=1+C1A2+0.062-14=0.5245802(4)求3,計(jì)算C2C2=0.5961+0.026122-0.21628+0.0005211062ReD0.7+0.0188+0.0063190002ReD0.823.5106ReD0.
14、3+0.043+0.080e-10L1-0.123e-7L1×1-0.11A24/1-24-0.031M2'-M2'1.121.3+0.0110.75-22.8-D/25.4 將2=0.5245802,ReDcom=4847308代入C2=0.6029983=1+C2A2+0.062-14=0.52458093-2=0.0000007<0.00001,迭代停止(5)求d值d=D×=122.54mm(6)驗(yàn)算流量qmcom'=C1-44d22p×1=0.6031-0.524584×4×0.122542×2×134400×840.22=111.11kg/s,合格(7)求d20值節(jié)流件材料為1Cr18Ni9Ti
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