过程参数检测及仪表课程设计报告.pdf

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1、过程参数检测及仪表课程设计报告 Revised as of 23 November 2020课程设计报告课程设计报告(2015-2016 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、一、课程设计的目的与要求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、设计正文二、设计正文第一类命题第一类命题1.已知：流体为水，工作压力（表压力）p 0.58MPa，工作温度t 30；管

2、道D20 100mm，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，d20 50.38mm；差压 p 5 104Pa，求给定差压值下的水流量qm。解题过程：(1)辅助计算。工作压力（绝对压力）：pa p pb 0.58 0.1 0.68MPa查表可得：水密度1 995.5502kg/m3，其动力粘度 828.0053 10-6Pa s，管道线膨胀系数D 11.16 10-6/，节流件线膨胀系数d 16.60 10-6/，将水视为不可压缩流体则其可膨胀性系数 1。(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

3、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：C 0.5959 0.0312令ReD ，得初值C0 0.60253。在 MATLAB 中编写迭代程序：A=;beta=;C(1)=;i=1;deta=1;while(detaRe=A*C(i);i=i+1;C(i)=+*(beta*(beta8)+*(beta*(1000000/Re);deta=abs(C(i)-C(i-1)/C(i);end迭代的中间结果如下：则最终可得C=0.604337(4)最终结果。第二类命题第二类命题9.流体为过热蒸汽，最大流量qmmax 3 103kg/h，常用流量qmc

4、h 2.5 103kg/h，最小流量qmmin 1.5 103kg/h；工作压力（表压力）p 1MPa，工作温度t 310；管道2.11060.75 0.184 0.0029()ReD82.5D20 76.2mm，材料为 20 号钢新无缝管，允许压力损失y 30kPa；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、C、d20；(4)确定最小直管段长度l0、l1、l2；(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：项目被测介质流量测量范围：正常最大最小介质工作表压力工作温度管道内径管

5、道材料符号单位数值过热蒸汽kg/hkg/hkg/h250030001500131020 号钢新无缝管MPamm正常流量下允许压力损失阻力件：上游第一上游第二(1)确定标准节流件形式。kPa30球形阀全开渐扩管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q*确定。mmax规定的流量计满刻度系列值为nqk a 10（a 1,1.2,1.6,2,2.5,3,4,5,6,8；n 0

6、或任意正、负整数）3最大流量qmmax 3 103kg/h，选取最近的流量系列值q*。mmax 3 10 kg/h2)对应的pmax确定。(a)从对压力损失的要求出发，标准喷嘴差压上限pmax(3 3.5)y，但实际上若取pmax 3y 90kPa，选择最近的差压系列值pmax 100kPa，最终验算出的压力损失ch 45kPa 30kPa，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pmax 3y 90kPa，选取最为靠近的差压系列值pmax 6 10kPa 60kPa。(c)工作压力（绝对压力）：pa p pb 1.1MPa验算pmax 0.0545 0.25，符合规定。pa

7、qmmin 336520.1435 3.4 105，查表得所有值对应的最小雷诺数Dt验算ReDmin 0.354推荐值Re*Dmin ReDmin，保证了流出系数C变化的要求。qmch2)pmax 41.666kPa。*qmmax(d)常用流量对应的差压pch(3)型号选定。可选用 1151DP 电容式差压变送器，其量程范围(0 31.3186.8)kPa，仪表基本误差 0.2%，再根据pmax调整量程为0 60 103Pa。(3)计算、C、d20。1)辅助计算。查表可得：过热蒸汽密度1 4.1999kg/m3，其动力粘度 20.6275 10-6Pa s，管道线膨胀系数D 13.38 10-

8、6/，节流装置线膨胀系数d 17.50 10-6/，过热蒸汽等熵指数 1.3。2)迭代计算。假设C0 0 1。根据以下公式进行迭代：从 n=3 起用快速弦截法公式：Xn Xn-1 n-1精度判别公式：en n/A假设判别条件：|en|5 10 10在 MATLAB 中编写迭代程序：A=;Re=560000;k=;tau=;j=1;C(1)=1;epsilon(1)=1;e(1)=1;while(e(j)5*10(-10)j=j+1;Xn-1-Xn-2n-1-n-2if j=3;X(j)=A/(C(j-1)*epsilon(j-1);elseX(j)=X(j-1)-(delta(j-1)*(X(

9、j-1)-X(j-2)/(delta(j-1)-delta(j-2);endbeta(j)=(X(j)(2)/(X(j)(2)+1)(1/4);C(j)=迭代的中间结果如下：则最终可得 0.503086，C 0.975981，0.999974(4)确定最小直管段长度l0、l1、l2。向上估计 0.55，查表得：l0 f(0.7,渐扩管)0.5 30Dt 0.5 1.147m(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ch 压力损失验算合格。2)核算正常流量：(6)计算基本误差。91)对于 ISA1932 喷嘴：由于 0.5 0.6，c/C 0.8%

10、2)设D/D 0.1%，d/d 0.05%3)1151DP 电容式差压变送器为级：1-4-C21-C42pch 24.7kPa yp2121 (差压计允许绝对误差)0.2%60000 0.192%p3pch3416674)假设温度、压力的测量不确定度为 1%，则/1%5)总不确定度：6)基本误差：三、课程设计总结或结论三、课程设计总结或结论1.所得：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！2.3.所悟：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。4.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 2009 年 6 月