《过程参数检测及仪表》课程设计报告.docx
过程参数检测及仪表课程设计报告 课程设计报告 ( 2022 - 2022 年度第一学期 ) 名称：过程参数检测及仪表课程设计题目：标准节流装置的计算 院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 成绩： 日期：年月日 一、课程设计的目的与要求 本课程设计为自动化专业过程参数检测及仪表专业课的综合实践环节。通过本课程设计，使学生加深过程参数检测基本概念的理解，掌握仪表的基本设计方法和设计步骤。 二、设计正文 第一类命题 1. 已知：流体为水，工作压力（表压力）0.58MPa p =，工作温度30t =；管道 100mm D 20=，材料为20号钢旧无缝管；节流装置采用角接取压标准孔板，材料为 1Cr18Ni9Ti ，50.38mm d 20=；差压Pa 105p 4?=，求给定差压值下的水流量m q 。 解题过程： (1)辅助计算。 工作压力（绝对压力）：0.68MPa 0.10.58p p p b a =+=+= 查表可得：水密度31/m 995.5502kg =，其动力粘度s Pa 10828.0053-6?=， 管道线膨胀系数/1011.16-6D ?=，节流件线膨胀系数/1016.60-6d ?=， 将水视为不可压缩流体则其可膨胀性系数1=。 m 100.01116m 20)(t 1D D D 20t =-+= 50.38836mm 20)(t 1d d d 20t =-+= 0.50383D d t t = 5 316681.148-1D p d 0.004 0.354A 4 t 12t =?= (2)题目未对管道直管段长度做出要求，故无需考虑此项检查；由于没有查出20号钢旧无缝管的管壁等效绝对粗糙度K ，无法检查管道粗糙度K/D 是否满足要求。 (3)迭代计算。 对角接取压标准孔板：0.75 D 62.5 8 2.1 )Re 10(0.00290.1840.03120.5959C +-+= 令=D Re ，得初值0.60253C 0=。 在MATLAB 中编写迭代程序： A=316681.1485; beta=0.50383; C(1)=0.60253; i=1; deta=1; while (deta>0.000001) Re=A*C(i); i=i+1; C(i)=0.5959+0.0312*(beta2.1)-0.184*(beta8)+0.0029*(beta2.5)*(1000000/R e)0.75); deta=abs(C(i)-C(i-1)/C(i); end 迭代的中间结果如下： 则最终可得0.604337=C (4)最终结果。 /h 44769.24kg C D 0.354 A q t m = 第二类命题 9. 流体为过热蒸汽，最大流量kg/h 103q 3mmax ?=，常用流量kg/h 102.5q 3mch ?=，最小流量kg/h 101.5q 3mmin ?=；工作压力（表压力）1MPa p =，工作温度310t =；管道76.2mm D 20=，材料为20号钢新无缝管，允许压力损失30kPa y ；管道阻力件：上游第一阻力件为球形阀全开，上游第二阻力件为渐扩管。要求： (1)确定标准节流件形式； (2)选定差压计； (3)计算20、d 、C、； (4)确定最小直管段长度210、l l l ； (5)计算压力损失并进行核算； (6)计算基本误差。 解题过程： 由题目要求建立下表： 项目 符号 单位 数值 被测介质 过热蒸汽 流量测量范围：正常 最大 最小 mch q mmax q mmin q kg/h kg/h kg/h 2500 3000 1500 介质工作表压力 p MPa 1 工作温度 t 310 管道内径 20D mm 76.2 管道材料 20号钢新无缝管 正常流量下允许压力损失 y kPa 30 阻力件：上游第一 上游第二 球形阀全开 渐扩管 (1)确定标准节流件形式。 1)考虑到对压力损失的要求较为严格，选取的节流件为标准喷嘴（ISA1932喷嘴）. 2)考虑到角接取压的沿程压力损失变化对差压测量影响较小，采用角接取压方式；由于管道直径不大，故采用环室取压方式。 3)选择材料为1Cr18Ni9Ti 。 (2)选定差压计。 1)满刻度流量值*mmax q 确定。 规定的流量计满刻度系列值为 ）05,6,8；n 2,2.5,3,4,1,1.2,1.6,（a 10a q 或任意正、负整数n k =?= 最大流量kg/h 103q 3mmax ?=，选取最近的流量系列值kg/h 103q 3mmax ?=* 。 2)对应的max p 确定。 (a)从对压力损失的要求出发，标准喷嘴差压上限y max 3.5)(3p =，但实际上若取90kPa 3p y max =，选择最近的差压系列值100kPa p max =，最终验算出的压力损失30kPa 45kPa ch >，远不满足题目要求。 (b)为减小压力损失， 选择较小的差压上限90kPa 3p y max =，选取最为靠近的差压系列值60kPa 10kPa 6p max =?=。 (c)工作压力（绝对压力）： 1.1MPa p p p b a =+= 验算 0.250.0545p p a max 5*10(-10) j=j+1; if j<=3; X(j)=A/(C(j-1)*epsilon(j-1); else X(j)=X(j-1)-(delta(j-1)*(X(j-1)-X(j-2)/(delta(j-1)-delta(j-2); end beta(j)=(X(j)(2)/(X(j)(2)+1)(1/4); C(j)=0.99-0.2262*(beta(j)4.1)-(0.00175*(beta(j)2)-0.0033*(beta(j)4.15)*(106/Re)1.15); epsilon(j)=sqrt(k*tau(2/k)/(k-1)*(1-beta(j)(4)/(1-beta(j)(4)* tau(2/k)*(1-tau(k-1)/k)/(1-tau); delta(j)=A-X(j)*C(j)*epsilon(j); e(j)=abs(delta(j)/A); end 迭代的中间结果如下： 则最终可得0.9999740.975981，0.503086，C = 38.48390mm D d t t = 38.28958mm 20) (t 1d d d t 20=-+= (4)确定最小直管段长度210、l l l 。 向上估计0.55=，查表得： 1.147m 0.530D 0.5)0.7,f(t 0渐扩管=?=?=l 1.836m 24D )0.55,f(t 1球形阀全开=l 0.459m 6D 0.55)f(t 2=l (5)计算压力损失并进行核算。 1)验算压力损失： 对ISA1932喷嘴，正常流量下压损为y ch 2 4 24ch 24.7kPa p C -1C -1=+= 压力损失验算合格。 2)核算正常流量： h 2418.60kg/p d -1C 0.004 q 1ch 24 t mch =* (6)计算基本误差。 9 1)对于ISA1932喷嘴： 由于0.60.5<，0.8%c/C ±= 0.083334%)%/p p 2(/1ch =±= 2)设0.05%/d 0.1%，/D d ±=±=D 3)1151DP 电容式差压变送器为0.2级： 0.192%600000.2%41667 1 32)(p 132p 差压计允许绝对误差ch p =?=?= 4)假设温度、压力的测量不确定度为1%±，则1%/±= 5)总不确定度： 0.9580% )(41)p (41)d ()12()D ()12()()C c (q 1/2 22p 2d 24 224422m q m ±=+-+-+±= D 6)基本误差： h 23.9500kg/q q mch m q q m m =?= 三、课程设计总结或结论 1. 所得：本次课程设计，虽只有短暂的五天，我却得到巨大的锻炼。当面对一个灵活 且没有固定答案的问题，考虑的东西比平时面对理论知识要多，进而会从思考中发现，处理这个问题需要而自己欠缺的的东西，促动自己努力探索尚未涉足的领域！ 2. 所悟：首先对于第一类校验问题的计算多了点熟练，相关计算并不是很难，重点在 于对题目中各个参数概念的把握及对应单位的留心，特别是对于工作压力与绝对压力的区别。迭代部分利用计算机实现，既加快运算速度，同时又提高精确度。 第二类设计问题是比较难的，主要思想是考虑用户的要求，特别是对于流量、压力损失的要求。节流件、差压计的选取不仅仅依靠计算结果，有许多数据是需要用经验值估计的，而在计算过程中感觉差压上限的选取特别重要。 四、参考文献 1常太华 苏杰. 过程参数检测及仪表M. 中国电力出版社, 第二版2022年6月
