《过程参数检测及仪表》课程设计.docx

1、过程参数检测及仪表课程设计过程参数检测及仪表课程设计() 1.通过本次课程设计，使学生能在充分掌握本课程基础理论的基础上，锻炼其综合所学知识，在工程的角度上解决实际问题的能力。 11 充分掌握过程参数检测及仪表课程的基本原理； 12 具备针对实际工程问题，设计合理检测系统的综合能力； 13 具备针对实际情况，对所需仪器仪表合理选型的能力； 14 重点掌握节流变压降流量测量系统的设计方法和具体细节。 3q,230，10kg/h流体为过热蒸汽，最大流量为： ,常用流量maxm33q,200，10kg/hq,100，10kg/h,最小流量；工作压力，工作温度13MPaminmchm550?；管道D,

2、221mm,材料为12CrMoV钢轧制的新无缝钢管；允许压力损失?60kPa;；20o上游第一阻力件为90平面弯头，上游第二阻力件为全开球阀。求：（1）确定节流件形式；（2）选定差压计；（3）计算,C,dl,l,l；（4）确定最小直管段 ；（5）计算压力损20012失 ?w并进行核算；（6）计算基本误差。 max熟悉设计内容,查阅相关资料 1 2008年1月12日 2 具体设计 2008年1月13日-1月 14日 3 撰写设计报告 2008年1月15日 4 答辩 2008年1月16日 1 课程设计报告; 2 标准节流件的机械加工图. 答辩 学生姓名： 指导教师： 年 月 日 第二类计算命题 1

3、.通过本次课程设计，使学生能在充分掌握本课程基础理论的基础上，锻炼其综合所学知识，在工程的角度上解决实际问题的能力。 11 充分掌握过程参数检测及仪表课程的基本原理； 12 具备针对实际工程问题，设计合理检测系统的综合能力； 13 具备针对实际情况，对所需仪器仪表合理选型的能力； 14 重点掌握节流变压降流量测量系统的设计方法和具体细节。 （一）设计题目： 流体为过热蒸汽，最大流量为：3q,230，10kg/h ,常用流量maxm33q,200，10kg/hq,100，10kg/h,最小流量；工作压力，工作温度13MPaminmchm550?；管道D,221mm,材料为12CrMoV钢轧制的新

4、无缝钢管；允许压力损失?60kPa;；20o上游第一阻力件为90平面弯头，上游第二阻力件为全开球阀。求：（1）确定节流件形式；（2）选定差压计；（3）计算,C,dl,l,l；（4）确定最小直管段 ；（5）计算压力损20012失 ?w并进行核算；（6）计算基本误差。 max(二)计算任务书： 序号 项 目 符号 单位 数 值 1 被测介质名称 过热蒸汽 kg/s q mch流量测量范围：正常 55.56 2 kg/sq 最大 mmax63.89 最小 27.78 qkg/s mmin,3 C 介质温度 550 t 6介质工作压力 1310 4 Pa P,-35 D C管道内径（20下实测值） 2

5、022110 m 6 管道材料 12CrMoV钢轧制的新上游第一阻力件为同一 无缝钢管 管道阻力件 平面90?弯头，第二阻7 力件为全开球阀 3,8 y正常流量下的允许的压力损失 6010 Pa9 管道简图： （三）设计步骤： 1、准备计算： （1）根据锅炉给水的工作压力PP=13MPa，可计算锅炉给水的绝对压力=13.1MPa 1（2）由正常工作时的绝对压力P=13.1 MPa和温度t=550?， 可从表II-2中可查得： 3 绝对压力P=13MPa，温度t=540?时，锅炉给水的密度为,37.922kg/m， 3绝对压力P=13MPa，温度t=560?时，锅炉给水的密度为,36.670kg

6、/m， 3绝对压力P=14MPa，温度t=540?时，锅炉给水的密度为,41.152kg/m， 3绝对压力P=14MPa，温度t=560?时，锅炉给水的密度为,39.761kg/m， 3 经线性化计算得，正常工作情况下，锅炉给水的密度为,37.588kg/m； 可从表II-1中可查得： ,6绝对压力P=10MPa，温度t=540?时，给水的动力粘度为,30.59，10Pa,s， ,6绝对压力P=10MPa，温度t=560?时，给水的动力粘度为,31.38，10Pa,s， ,6,30.96，10Pa,s， ,6绝对压力P=15MPa，温度t=560?时，给水的动力粘度为,31.75，10Pa,s

7、， 绝对压力P=15MPa，温度t=540?时，给水的动力粘度为,6经线性化计算得，正常工作情况下，给水的动力粘度为,31.73，10Pa,s； （3）由管道材料为12CrMoV钢轧制的新无缝钢管及工作温度550?，可从表中II-3中查得,6o,1管道材料的线膨胀系数,13.65，10C； D（4）可由查得相关数据计算DRR，计算公式如下： teDcheDmin44qqminmchm,R,RminD,D1，,(t,20)， eDcheDt20DDDtt,则由程序（程序见附录）可计算的： 76R,1.0016，10R,5.0078，10D,0.2226m， mineDcheDt可见,在最小流量下

8、的雷诺数R已经超过各种形式标准节流件雷诺数适用范围的下eDmin限。 2.选择节流件形式，差压计类型和量程 由于所测流体为过热蒸汽，且压力损失的限制较为严格，故选用标准喷嘴。 差压计量程上限,P按下式进行计算： max33,P=3.5=3.56010=21010（Pa） ymax3因此可选用1151DP电容式差压变送器，其量程范围为（117.2689.5），10Pa，准确3度等级为0.25级，变送器差压量程调整在0210，10 Pa.由于本例最大流量为230t/h，所以流量计流量刻度上限q定为250 t/h. mmaxP,210000max验算=0.0160.25，符合规定。 P1*3、计算常

9、用流量下的差压值,P chq2mch ,P,P=（） chmaxqmmax5由程序算得：,P=1.34410Pa ch值和d值 ,q4、迭代计算mch 计算A值：A= ,2D2,Pt14由程序算得A=0.4491 （1）计算程序如下： clear; qch=55.56; qmin=27.78; D20=0.221; =37.588; t=550; =31.73e-006; pzxs=13.65e-006; Dt=D20*(1+pzxs*(t-20) redch=4*qch/(pi*Dt*) redmin=4*qmin/(pi*Dt*) pch=210000*(200000/250000)2 A

10、=4*qch/(pi*Dt2*sqrt(2*pch) p1=13100000; k=1.3; c=0.95; e=0.99; X=A/(c*e); ,=(1+1/(X2)(-0.25); while abs(A-X*c*e)/A)5e-5 X=A/(c*e); ,=(1+1/(X2)(-0.25); c=0.9900-0.2262*,4.1-(0.00175*,2-0.0033*4.15)* (1000000/redch)1.15 e=(1-pch/p1)(2/k)*(k/(k-1)*(1-(1-pch/p1)(k-1)/k)*p1/pch)*(1-,4)/(1-4*(1-pch/p1)(2/

11、k)0.5 ,end ,c e m=abs(A-X*c*e)/A) （2）运行结果： Dt = 0.2226 redch = 1.0016e+007 redmin = 5.0078e+006 pch = 1.3440e+005 A = 0.4491 = 0.6565 c = 0.9500 e = 0.9900 m = 0 即, = 0.6565 C = 0.9500 = 0.9900 ,AXC精密度检查: =0 A5.验算压力损失 正常流量下的压力损失,为 ch42,C1,P= chch42,，C1,4由程序得计算结果为：,=5.050110（Pa） ych程序为: , = 0.6565; c

12、 = 0.9500; pch = 1.3440e+005; wch=(sqrt(1-,4)-c*, 2)/ (sqrt(1-,4)+c*,2)*pch 运行结果为： wch = 5.0501e+004 20压力损失验算合格。 ,60,1选用1Cr18Ni9Ti不锈钢为喷嘴材料，查的,=18.210C,故 6.确定dd,dDttd= 201，,(t,20)1，,(t,20)dd结果由程序算出： 程序为：= 0.6565; Dt = 0.2226; t=550; a=18.2*10(-6); d=* Dt/(1+a*(t-20) 运行结果为：d = 0.1447 即d=0.1447（m） 207.

13、确定直管段长度和对管道粗糙度的要求 按= 0.6565,上游侧第一阻力件为90度弯头，上游侧第二阻力件为全开球阀，从表,10-2中可查得：L1=22Dt=220.2226?4.9m；L2=7Dt=70.2226?1.6m；L0=0.520Dt=100.2226?2.3m. 喷嘴对管道相对粗糙度的限值从表中查得，对于,=0.7，管道相对粗糙度限值为4.0,410，所以本例中要求10D以内管道的绝对粗糙度K为 S,4K222.64.010=0.089（mm） S新无缝钢管的绝对粗糙度K=0.051mm，选择内壁光滑的无缝钢管即能符合粗糙度要S求。 8.计算流量测量的不确定度 ,C对于标准喷嘴，0.

14、6时，,(2,0.4)%,0.913%； C3,p1.344，10,2%,2，%,0.02%； 6p13，10,d,0.1%； d,D,0.2%； D,1； ,1.0%,1差压变送器为0.25级，指示仪表为1级，则 322,2210，100.25，1,p ,，%,1.074%3,3134.4，10p因此4,2,211qm2222222c,dD,P1=()+()+()()+()()+()+()44,DdC1,P44q,1,m120.5 ,c,dD,P1结果由程序计算得出：令a=,b=c=,d=,e=,f= ,DdC,P,1程序为：a=0.009; b=0.0002; c=0.002; d=0.0

15、01; e=0.01074; f=0.01; =0.6565; m=a2+b2+(2*4/(1-4)2)*c2+(2/(1-4)2)*d2+0.25*e2+0.25*f20.5 运行结果为： m = 0.0119 即有：,qm=1.19% qm通过这次课程设计基本上达到了预期目的目，在本次设计中的公式较多，计算量较大， 在数据计算中通过选择运用用MATLAB程序，简化了运算。 在本次课程设计中，通过对实验过程和实验数据的处理，加深了对第二类计算命题的步骤的理解和应用。自己不仅在理论水平上有所提高，更重要的是在实际工程应用方面自己也有了很大的进步。在绘制喷嘴剖面图的过程中，依照算出的数据画出了喷

16、嘴的剖面图及管道连接图，学会了绘图软件VISIO的使用，提高了自己的画图能力，而且对喷嘴的内部结构及工作原理有了更好的认识。为在将来的工作中能够使用所学的课程知识打下了基础，提高了自己实际工作设计的能力。 最后，通过这次课程设计充实了自己，在加深了课本知识的同时，学会了VISIO绘图软件的使用方法，而且对MATLAB软件的运用也更加熟练。 1 常太华 ，苏杰编,李国光华北电力大学1999年6月 2 吴永生, 方可人 .第二版 中国电力出版社. 1995年5月 D,、流体性质及参数、查表得、 p,t20D1 已知条件 求出DDDt,，,1(20), ； ttD20 计算 RR、 eeDDchmi

17、n是否大于标准节ReDmin 流件雷诺数的下限 否 停止 是 根据 ,，选节流件形式 y由,p(14),计算出maxy ,p max 由,p选差压变送器 maxqmch, A,22,Dp1tch4,A1X,，,， ,1,iic,Xii,11,i,pch,fkcfR,(,),(,)， iiiiedp1AXC, iiiiAA,5i,，510 A否 是 421,c, ,p,chchy 421,，c, 由工作温度t及所选喷嘴材料查表得, d ,Dtd, 20t，,1(20),d 判断直管段粗糙度 得到 LLLdD即有标准节流件 012tt4 ,2211,qm222222221/2,cdD,P ,()，()，()()，()()，()，()44qC,DdP,4,4, 1,1,m