优秀过程参数课程设计报告

1、课程设计报告 ( 20132014年度第一学期)名 称： 过程参数检测及仪表 题 目： 第二类命题的计算 院 系： 控制与计算机工程学院 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 段泉圣 设计周数： 一周 成 绩： 日期： 2014年 1 月14日过程参数检测及仪表课程设计一、课程设计的目的与要求1.通过本次课程设计，加深自己对课程中理论基础的理解，掌握设计过程参数检测系统的基本思路、设计手段以及设计方法。2.掌握节流变压降流量测量系统的组成，各部分功能以及节流装置的计算。3.掌握标准节流装置第二类命题的设计与计算。4.能根据实际工程情况设计合理的流量检测系统。二、设计正文1.设计题目已知：

2、被测流体（水蒸气）及工作压力、工作温度 、最大流量、常用流量、最小流量 、管道材料、内径、节流件前后管道及阻流件的情况。给出的限制条件有最小直管段L （实际直管段长度）；压力损失 要求完成以下工作：（1）选择节流件形式（类型、取压方式）；（2）选择差压计；（3）计算C 、 、 、； （4）计算所需最小直管段、 、；（5）计算最大压损，并验算 ；（6）计算所设计的节流装置的测量不确定度；本题的设计要求如下：序号项目符号单位数值1被测介质名称过热蒸气2流量测量范围最大qmmaxt/h250正常qmcht/h200最小qmmint/h803工作压力(表压力)P1MPa2.14工作温度T13105允许

3、的压力损失KPa566管道内径（20的实测值）D20mm5007管道材质A3号钢8节流件材质1Cr18Ni9Ti不锈钢9取压方式法兰取压10节流件形式标准孔板11管路形式：L0L1L22.设计中各参数定义参数符号参数含义一次装置流出系数相对粗糙度直径比孔板开孔直径流体膨胀性系数管道的线膨胀系数一次装置的线膨胀系数等熵指数3. 具体设计过程：(1)工作状态下各介质参数：（1.1）根据介质工作状态下表压力,大气压力，绝对压力再由介质工作温度t1=310，查表可得工作状态下水的密度，动力粘度；（1.2）根据管道材料为3号钢制作的新的无缝钢管和工作温度310，查表得管道材料的线膨胀系数。（1.3）过热

4、蒸汽的等熵指数。(2)计算工作状态下的管道直径：根据如下公式计算管道直径：Dt= D20 1+D (t1-20)=500× 1+13.60×10-6×(310-20)= 501.97mm(3)计算常用流量和最小流量下的雷诺数：根据如下公式计算(4)一次装置的选定： 根据题中所给出要求，一次装置的形式为标准孔板，取压方式为法兰取压(5)差压计的选择满刻度流量值：的确定是根据用户给出的最大流量向上圆整到系列值中的临近值。 本例中最大流量为250t/h,因此流量计的刻度上限q*m max定为250t/h；型号：差压计的类型要根据使用条件与测量量精度进行选取。电容式差压变

5、送器稳定性与准确性都较高，因此本题中选择DP1151电容式差压变送器检测差压信号。对应的的确定：节流件形式为标准孔板圆整要求：根据圆整要求，另，则。参考书本中附表的内容，可选用1151DP电容式差压变送器，其量程范围为，耐静压值为14MP，精度为，差压计的量程调在。验算：，符合规定(6)计算常用流量下的差压值(7) 迭代计算值和d值I.求不变量A:将流量公式: 中已知数移至等号一边，形成一变量A ，即：II.假定初始值，并根据公式逐个计算参数：根据公式可得:根据公式: 可得:对于过热蒸汽, 可膨胀性系数根据公式： 根据公式：就可通过前面确定的参数计算出每一次的压力损失III.按照上述公式进行迭

6、代计算:从起进行迭代计算，用快速弦截法公式:进行迭代计算，精度判别公式为，假设判别条件为，迭代计算结果如下表所示表一:程序迭代结果n1234X 0.21102300 0.35641639 0.35542690 0.35542335 0.45439609 0.57942164 0.57870722 0.57870465C 0.60165821 0.60390461 0.603899370.603899360.98406156 0.98314151 0.98314879 0.983148820.086082885.89858205×10-42.11187491×10-6 1.0

7、3066943×10-10 E 0.40793127 0.002795231.00077949×10-5 1.03066943×10-10当时，求得的E小于预定精度，由此可得:IV.求,根据公式(8)验算压力损失：根据公式:压力损失验算不合格;差压法流量测量中不可避免地存在一定的压损，下图中的P2-P3为流体通过节流装置时产生的压损：根据GB2624-93中标准节流装置的设计原理可知，管道流经标准孔板的压力损失为：式中：节流件内径与管道内径之比d/D； P流量差压；从上式中不难看出，在一定的流体情况下，差压P越大，压损越大;值越小，压损越大。由于差压P，直径比与节

8、流件的给定参数、约束条件相关，例如管道中的流量范围，工作压力与工作温度等。具体的分析过程如下：从流量q的角度考虑：管道内流束的流量直接影响着压差，适当减小管道内正常流量，可减小，从而减小压损从工作压力的角度考虑：若其他条件不变，提高管道工作压力，则过热蒸汽的密度增大，A值减小，X减小，直径比值减小，压损会相应的增加。因此为了减小压损以符合要求，可适当降低管道工作压力。从工作温度的角度考虑：其他条件不变，适当提高管道工作温度t，流束密度减小，A值增加，X增加，直径比值增加，压损会相应的降低。因此为了减小压损以符合要求，可适当提高管道工作温度。(9)验算流量：(10)确定：选用的孔板材料为1Cr1

9、8Ni9Ti，温度t=310，查表可得节流件线性膨胀系数根据公式：(11)确定安装位置：根据和管路系统，上游侧第一阻力件为弯头，上游侧第二阻力件为弯头，查表可得：标准孔板对管段粗糙度的限制可由表7-4查出，对于，采用法兰取压时相对粗糙度上限值为：，则管壁的绝对粗糙度应满足：查表可得新的无缝钢管的绝对粗糙度，因此选择无缝钢管能完全满足管壁粗糙度的要求。(12)计算流量测量总不确定度对于标准孔板，由，可采用下面的公式计算不确定度：流出系数C的不确定度：流束膨胀系数的不确定度：，置信概率为95%。节流件孔径的不确定度：，置信概率为95%管道直径不确定度：密度的不确定度：假设温度，压力的测量不确定度为

10、，则差压的不确定度：选定的差压变送器为0.2级，则差压测量的不确定度：总的不确定度：4.结论总结（1）选择节流件形式：标准孔板 法兰取压（2）选择差压计：DP1151电容式差压变送器 精度（3）计算C 、 、 、 （4） 计算所需最小直管段、 、 : （5） 计算最大压损，并验算 : 验算压力损失不合格 ，经分析通过以下方式改进:适当减小管道内正常流量、适当降低管道工作压力、适当提高管道工作温度（6） 计算所设计的节流装置的测量不确定度：5.用Matlab实现的源程序：迭代：clc;clearformat longa=0.211023;c=1;e=1;re=6.7481*106;D=501.9

11、7;m=0.0487619;x=a/c/eb=(x*x)/(1+x*x)(0.25)c=0.5959+0.0312*b2.1-0.1840*b8+0.0029*b2.5*(106/re)0.75+2.2860*b4/(D*(1-b4)-0.8560*b3/De=1-(0.41+0.35*b4)*m/1.30q=a-x*c*een=q/ax1=x,q1=q;x=a/c/eb=(x*x)/(1+x*x)(0.25)c=0.5959+0.0312*b2.1-0.1840*b8+0.0029*b2.5*(106/re)0.75+2.2860*b4/(D*(1-b4)-0.8560*b3/De=1-(0

12、.41+0.35*b4)*m/1.30q=a-x*c*een=q/ax2=x;q2=q;n=2;while(abs(en)>1*10(-7) x=x2-q2*(x2-x1)/(q2-q1) x1=x2; x2=x; b=(x*x)/(1+x*x)(0.25) c=0.5959+0.0312*b2.1-0.1840*b8+0.0029*b2.5*(106/re)0.75+2.2860*b4/(D*(1-b4)-0.8560*b3/De=1-(0.41+0.35*b4)*m/1.30 q=a-x*c*e q1=q2; q2=q; en=q/a n=n+1;endn不确定度：format lo

13、ngxl=(0.8)2+(0.195048)2+2*0.57874/(1-0.57874)*(0.1)2+2/(1-0.57874)*(0.05)2+0.25*(0.21)2+0.25x2=sqrt(xl)6.设计流程图已知管道内径，流体性质和参数，流量范围，工作温度，工作压力，压力损失，管道材质，节流件前后配置等参数由温度，压力查得流束密度，动力粘度，计算最大、最小流量下的的雷诺数，等熵指数选取差压计，确定最大差压值，设定流量计的刻度上限计算常用流量下的差压值求不变量A，设定C,的初值由书中公式逐次迭代求出参数X, ,C,EnEn5×10-10求得参数，C，压力损失，流量，d20确定安装位置，计算总的不确定度NY三.课设心得本次课程设计是本学期最后一门课程设计，经过对第二类命题设计的计算，我有以下体会：在学习过程中要明确对变量的定义和把握。一个设计命题所涵盖的变量就需要前后翻找，精确地理解其意义；在计算过程中，需要反复查找附录中的表格，有的可以线性内插，有的不可以线性内插。在计算过程中，随时需要上网查找相关国标，以求结果准确性更高。当计算的压力损失验算不合格时，通过思考找到了分析及改进的方式。在验算不合格的初期，总是在疑惑算错了，经过反复验算，终于体会到应该如何分析。在计算过程中，尤其是迭代计算部分，用到Matlab软件编程，在计算不确定