《过程参数检测及仪表》课程设计报告

1、华蛀电力*孑课程设计报告（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:期:年 月曰、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。、设计正文第一类命题1.已知：流体为水，工作压力(表压力)p 0.58MPa,工作温度t 30 C；管道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 , d?。 5

2、0.38mm；差压Ap 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 0.10.68MPa查表可得：水密度 p 995.5502kg /m3，其动力粘度n 828.0053 10-6 Pa s , 管道线膨胀系数 怡11.16 10-6/C，节流件线膨胀系数 入16.60 10-6/C, 将水视为不可压缩流体则其可膨胀性系数 1。Dt D201X 20) 100.01116mmdtd201入(t20)50.38836mmpl丄 0.50383DA 0.3540.004316681.148 5(2) 题目未对 管道直管段

3、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。106对角接取压标准孔板：C 0.5959 0.0312 旷 0.184 X 0.0029 p2.5(-)0.75Red令 ReD，得初值 C0 0.60253。在MATLAB编写迭代程序：A=316681.1485;beta=0.50383;C(1)=0.60253;i=1;deta=1;while (deta0.000001)Re=A*C(i);i=i+1;C(i)=0.5959+0.0312*(betaA2.1)-0.184*(betaA8)+0

4、.0029*(betaA2.5)*(1000000/Re)A0.75);deta=abs(C(i)-C(i-1)/C(i);end迭代的中间结果如下：则最终可得 C = 0.604337(4)最终结果。AqmDt n 44769.24kg /h第二类命题9.流体为过热蒸汽，最大流量 qmmax 3 10kg/h，常用流量qmch 2.5 103kg/h， 最小流量qmmin心 103kg/h ；工作压力(表压力)p 1MPa工作温度t 310 C； 管道D20 76.2mm,材料为20号钢新无缝管，允许压力损失 “ 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

5、。要求：(1) 确定标准节流件形式；(2) 选定差压计；计算鸟C & d20 ； 确定最小直管段长度10、h、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:项目符号单位数值被测介质过热蒸汽流量测量范围：正常qmchkg/h2500最大q mmaxkg/h3000最小q mminkg/h1500介质工作表压力pMPa1工作温度tC310管道内径D20mm76.2管道材料20号钢新无缝管正常流量下允许压力损失Acy)kPa30阻力件：上游第一球形阀全开上游第二渐扩管(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(

6、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qlma?确定。规定的流量计满刻度系列值为qk a 10n(a 1,1.2,1.6,2,2.5,3,4,5,6,8 ； n0或任意正、负整数)最大流量qmmax 3 103kg/h，选取最近的流量系列值qmmax 3 103kg/h。2) 对应的Apmax确定。从对压力损失的要求出发，标准喷嘴差压上限Apmax (3 3.5) 卑，但实际上若取Apmax 3a 90kPa ,选择最

7、近的差压系列值 Apmax 100kPa ,最终验算出的压 力损失勘 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Apmax 3A 90kPa ,选取最为靠近的差压系列值 Apmax 6 10kPa 60kPa。验算Jpmax 0.05450.25，符合规定。Pa验算ReDmin 0.354 qmmin336520.143 5 3.4 105，查表得所有p值对应的最小雷nD诺数推荐值Re*ReDmin，保证了流出系数 C变化的要求。DminDmin(d)常用流量对应的差压APch (-qmch)2 4)max 41.666kPa。q mmax3) 型号选定

8、。可选用1151DP电容式差压变送器，其量程范围 (031.3 186.8)kPa，仪表基本误差0.2%，再根据 比吋调整量程为060 103Pa。计算p C & d20。1)辅助计算。查表可得：过热蒸汽密度 p 4.1999kg/m 3，其动力粘度n 20.627510-6 Pa s ,管道线膨胀系数 怡13.3810-6/ C,节流装置线膨胀系数 瓜17.5010-6/ C,过热蒸汽等熵指数 k 1.3。Dt D201X 20) 76.49567mmt 1-空也 0.999958PReDCh 0.354 竝 560866.905 85.61050.2553323qmch2 I0.004Dt

9、 . pAPch2)迭代计算。XnA/(C n-1 和 1 )P(X2/(1x2) 1/42/ KKT1 P41 T K-1)/ KK-1 1P4 T K 1 TC0.9900 -0.2262 p4.1(0.00175假设G 1。根据以下公式进行迭代:p2 0.0033 常15 )(10 6/ReD)1.15召 A XnCn从n=3起用快速弦截法公式：人Xn-1土21-1 - $-2精度判别公式：en/A假设判别条件：|en|5 10 10在MATLAB编写迭代程序：A=0.255323; Re=560000;k=1.3; tau=0.999958;j=1；C(1)=1; epsilon(1)

10、=1; e(1)=1;while (e(j)5*10A(-10)j=j+1;if j=3;X(j)=A/(C(j-1)*epsilo n(j-1);elseX(j)=X(j-1)-(delta(j-1)*(X(j-1)-X(j-2)/(delta(j-1)-delta(j-2);endbeta(j)=(X(j)A(2)/(X(j)A(2)+1)A(1/4);C(j)=0.99-0.2262*(beta(j)A4.1)-(0.00175*(beta(j)A2)-0.0033*(beta(j)A4.15)* (10A6/Re)A1.15);epsilo n(j)=sqrt(k*tauA(2/k)(

11、k-1)*(1-beta(j)A(4)(1-beta(j)A(4)*tauA(2/k)*(1-tauA(k-1)/k)/(1-tau);delta(j)=A-X(j)*C(j)*epsilo n(j);e(j)=abs(delta(j)/A);end迭代的中间结果如下：Command Windo-w1A1 - bfllift0.2414412u.如MLJ4T：拥权时L删 Ji. IjIjj c c ig,Q+K21别左临那昭册1Ik5008H壮飞嘟1.憐韓i, ArooMHCCiorafliiaAQ. 9T6U1 加Her 旳 1M 9刚glQtigTXM莓晦V则最终可得 B 0.503086

12、, C 0.975981 , 0.999974dtDt 3 38.48390mmd20dt38.28958mm1入(t20)确定最小直管段长度|0、小 向上估计（30.55，查表得：l2I。f(0.7,渐扩管）0.530Dt0.51.147mlif(0.55,球形阀全开）24Dt1.836mf(0.55)6Dt 0.459m（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oCh2 Dch 24.7kPaoy压力损失验算合格。2）核算正常流量:2qmch 0.004 4 a APch P 2418.60kg/ hJi- B(6)计算基本误差。91)对于ISA

13、1932喷嘴：由于 B 0.50.6 , &/C0.8%甜 2( Apch/p,)% 0.083334%2) 设 SD/D0.1%,备/d 0.05%3) 1151DP电容式差压变送器为 0.2级:Ap（差压计允许绝对误差Pch斶 2% 60000 192%4）假设温度、压力的测量不确定度为1%，5）总不确定度:詈(肖2(宁0.9580%|)2 (21 .讪21 .2.1/24 Ap)朮匚)6）基本误差:诲芸 qmch 23.9500kg/ h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