1、2.3.5迭代计算法第三章 具体计算过程3.1给定条件(1)工作状态下流体流量测量范围上限值(2)工作状态下管道内径D(3)工作状态下水的密度1、粘度(4)计算ReDcom(5)管道粗糙度(6)确定差压上限值3.2计算(1)求A2(2)迭代计算(3)求2,计算C1(4)求3,计算C2(5)求d值(6)验算流量(7)求d20值(8)确定d20加工公差(9)确定压力损失(10)根据=1和管路系统,可得直管长一、 节流装置的设计计算命题11设计所给命题被测流体:水流体流量:=500t/h;=400t/h;=200t/h工作压力:p1=14.6Mpa(绝对)工作温度:t1=22020时的管道内径:D2
2、0=233mm管道材料:20#钢,新的无缝钢管,管道材料热膨胀系数D=12.7810-6mm/mm允许的压力损失:不限管道敷设: 选用法兰取压标准孔板配DBC型电动差压变送器二、 节流装置的设计计算已知节流装置型式,管道内径D,节流件开孔直径d被测流体参数、,根据测得的差压值p,计算被测流体流量或。已知管道内径D,被测流体参数、,管道布置条件,选择流量范围,差压测量上限,节流装置型式,计算节流件开孔直径d。已知管道内径D,节流件开孔直径d,被测流体参数、,管道布置条件,节流装置型式,流量范围,计算差压值。已知节流装置型式,直径比,压值,流量或,被测流体参数、,计算管道内径D和节流件开孔直径d。
3、命题为现场核对投用流量计的测量值;命题为新装设计节流装置的设计计算,一般设计计算就是指此命题,命题用于现场核对差压计的测量值;命题用以确定现场需要的管道尺寸。被测流体(混合介质的组分百分数)。最大(或);常用(或)(可取0.8);最小。节流件上流取压孔处被测流体的工作压力(绝对)。节流件上流取压孔处被测流体的工作温度t1。20时的管道内径D20。管道材料及材料热膨胀系数D,内表面状况;节流件材料及材料热膨胀系数D允许的压力损失。管道敷设情况,上、下流阻力件类型及直管段长度。采用的节流装置型式。根据(或)确定流量标尺上限值(或)。计算工作状态下管径D。求被测流体工作状态下粘度、等熵指数和密度1。
4、计算ReDcom。根据管道种类、材料和管道内表面状况,求Ra或K值。求Ra/D或K/D值,检查Ra/D或K/D值是否符合标准的要求。确定差压上限值,若流体为气体应检查是否符合标准0.25的要求。求,一般=0.64。确定差压计(或差压变送器)的类型。根据、D、1、求A2 根据节流装置型式确定0公式。用迭代法求值,进行迭代计算,直到0.0001为止。求d值,d=D。验算流量流量值偏差 %若0.2%,则计算合格,否则需检查原始数据,重亲新计算。求d20值确定d20加工公差,d20=0.0005d20求压力损失根据值、阻流件类型确定节流装置上游侧直管段长度。计算流量测量不确定度Eqm(或Eqv)。qm
5、=C1-44d221p (2-1)qv=C1-44d22p1 (2-2)式中 qm、qv-分别为质量流量(kg/s)和体积流量(m3/s); C-流出系数; -可膨胀性系数; d-节流件开孔直径,m; -直径比,=d/D; D-管道内经,m; 1-被测流体密度,kg/m3; p-差压,PaReD=4qmD (2-3)ReD=4qv1D (2-4)式中D-管道内经,m; -流体流动粘度,Pas; 其余符号同上。d=d201+dt-20 (2-5)D=D201+Dt-20 (2-6)式中d20、D20-分别为20下节流件开孔直径和管道内经; d、D-分别为节流件材料热膨胀系数和管道材料热膨胀系数;
6、t-工作温度;其余符号同上。(1)孔板可膨胀性系数计算式=1-(0.351+0.2564+0.938)1-(p2p1)1/k (2-7)式中-直径比,=d/D;k-等熵指数;p1-节流件上游侧流体静压力,Pa;p2-节流件下游侧流体静压力,Pa;适用范围:p2p10.75(2)喷嘴文丘里管膨胀性系数计算式=k2/kk-11-41-42/k1-k-1k1-1/2 (2-8)式中-压力比,=p2/p1;。节流装置设计计算4个命题不能用直接计算法求解,需用迭代计算法求解。现以命题的迭代计算方法为例加以说明。式(2-1)和式(2-2)用d=D变换为下式qm=C1-442D221p (2-9)qv=C1
7、-442D22p1 (2-10)把2已知值组合在方程的一边,将未知值放在方程的另一边C1-4=4qmD221p=A2 (2-11)C21-4=4qmD22p1=A2 (2-12)A2为已知量组合的不变量。由式(2-13)可求得=1+CA2214 (2-13)下面对式(2-13)进行迭代。1. 计算o根据已知条件qm、qv、D、P、1等,由式(2-11)和式(2-12)计算出A2,令=1,C取某固定值CO,则式为=1+CoA2+0.06214 (2-14)2. 计算1由o、k、p代入公式计算o;由o、ReD、D代入C公式计算Co;将Co、o、A2代入式(2-13)计算出1。3. 计算2由1、k、
8、p代入公式计算1;由1、ReD、D代入C公式计算C1;将C1、1、A2代入式(2-13)计算出2。若满足n-n-1E(一般)E=0.0001,则迭代可停止,通常进行2-3次迭代即可。三、 具体计算过程qmmax=138.89kg/sqmcom=111.11kg/s qmmin=55.56kg/sD=D201+Dt-20 =2331+12.7810-6220-20mm =233.60mm1=840.22kg/m3 =1.2490510-4PasReDcom=4qmmaxD =4111.113.141.2490510-40.2336 =48473085000(且1702D)Ra0.01 R0.03
9、 Ra10-4d管道粗糙度符合要求p=4qm1-22D2C2121设=0.5,C=0.6,代入pmax=4138.891-0.540.520.233620.621840.22 =2.085105Papcom=0.64pmax=0.642.085105=1.335圆整到系列值,取pmax=210KPa,故pcom=134.4KPaA2=4qmcomD221pcom=4111.112840.221.335105=0.1726取o=0.5Co=0.5961+0.026102-0.21608+0.0005211060ReD0.7+0.0188+0.0063190000ReD0.803.5106ReD0
10、.3+0.043+0.080e-10L1-0.123e-7L11-0.11A04/1-04-0.031M2-M21.101.3+0.0110.75-02.8-D/25.4 将o=0.5,ReDcom=4847308代入Co=0.6026281=1+CoA2+0.062-14=0.5247298C1=0.5961+0.026112-0.21618+0.0005211061ReD0.7+0.0188+0.0063190001ReD0.813.5106ReD0.31-0.11A14/1-14-0.031M21.111.3+0.0110.75-12.8-D/25.4 将1=0.5247298,ReDcom=4847308代入C1=0.6030002=1+C1A2+0.062-14=0.5245802C2=0.5961+0.026122-0.21628+0.0005211062ReD0.7+0.0188+0.0063190002ReD0.823.5106ReD0.3+0.043+0.080e-10L1-0.123e-7
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