过程参数课程设计

1、课程设计报告( 20152016 年度第 一 学期)课 程： 过程参数检测及仪表 题 目： 标准节流装置的设计与计算 院 系： 自动化系 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 一周 成 绩： 日期：年月日过程参数检测及仪表课程设计任 务 书一、 目的与要求本课程设计为检测技术与仪器、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、 主要内容通过本门课程设计，使学生了解流量测量的基本原理，流量仪表的基本结构，掌握节流式流量计的设计方法和一般设计步骤。三、 进度计划序号设计(实验)内容完

2、成时间备注1选定所设计的节流式流量计的设计题目，查阅相关技术资料2016年1月18日2分析计算，确定设计方案2016年1月19日3绘制节流件的机械设计图纸2016年1月20日4撰写设计说明书2016年1月21日5提交设计图纸和设计说明书，并答辩2016年1月22日四、 设计（实验）成果要求提交设计图纸及设计说明书五、 考核方式答辩 学生姓名： 指导教师： 2016年 1 月 22 日一、课程设计(综合实验)的目的与要求 本课程设计为检测技术与仪器、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。

3、二、设计正文第一类命题（2）：已知条件:流体为过热蒸汽，工作压力，工作温度；管道，材料为X20CrMoV121合金钢新扎无缝钢管；节流件为角接取压标准喷嘴，材料为1Cr18Ni9Ti；差压，求（1）给定差压值下的蒸汽流量；（2）计算测量时的压力损失。解：（1）：辅助计算工作压力（绝对）：查表得到过热蒸汽密度，过热蒸汽动力粘度，管道线膨胀系数，节流件线膨胀系数，过热蒸汽等熵指数。计算：根据题意可知，直管段长度和粗糙度符合要求迭代计算流量对于角接取压标准喷嘴，其流出系数为 （1.1）令式中，此时流出系数的初始值为则将的值带入式（1.1）得同理可得 根据再利用（1.1）计算得这时迭代计算结束，所以得

4、（2）对于角接取压标准喷嘴，其压力损失可近似计算为此题计算完成第二类命题（1）：1. 已知条件：流体为过热蒸汽，最大流量，常用流量，最小流量；工作压力，工作温度；管道，材料为X20CrMoV121，新无缝管，允许压力损失；管道阻力件：上游第一阻力件为90°平面弯头，上游第二阻力件为全开闸阀。（1）确定标准节流件形式；（2）选定差压计；（3）计算；（4）确定最小直管段长度；（5）计算压力损失并进行核算；（6）计算基本误差。此题设计任务书为：序号项 目符号单位数 值1被测介质名称过热蒸汽2流量测量范围：正常最大最小qqqkg/hkg/hkg/h2300002400001000003介质温

5、度t°C5504介质绝对压力pMPa13.25管道内径实测值Dmm2216管道材料X20CrMoV121新无缝管7节流件取压形式标准喷嘴（角接取压）8管道阻力件上游第一阻力件为90平面弯头，第二阻力件为全开闸阀9正常流量下允许的压力损失Pa601010管道简图：解：求工作状态下各介质参数。由介质的工作温度和工作压力查表可得介质密度,介质动力粘度，过热蒸汽的等熵指数。由管道材料X20CrMoV121和工作温度，查得管道材料线膨胀系数。求工作状态下管道直径计算正常流量和最小流量下雷诺数：11.7187710可见，在最小流量下的雷诺数R已超过各种形式标准节流件雷诺数使用范围的下限。（1）确

6、定节流件形式由于该题目所测流体为过热蒸汽，且压力损失的限制较为严格，故选用角接取压标准喷嘴。(2)选定差压计从用户对压力损失的要求出发，取P=3=360 =18010Pa选取最靠近的压差系列值，取，可选用1151DP电容式差压变送器，其量程范围为31.1186.8kPa，耐静压为14MPa,变送器差压量程调整在0160*10Pa。本例最大流量为250t/h,所以流量计流量刻度上限q定为250t/h。验算：,符合规定（3）计算、C、d、压力损失计算常用流量下的差压值 P 求不变量A迭代计算先确定C的初始值然后按下列各式求取X、C、设初始假定值C=0.95；=0.99， 对迭代法用C语言编程有#i

7、nclude <stdio.h>#include<math.h>void main()double c=0.95,e=0.99,a=0.46441,b,x,t=1,w;while(t>0.00005)x=a/(c*e);b=pow(1+1/(x*x),-0.25);c=0.9900-0.2262*pow(b,4.1)-(0.00175*pow(b,2.0)-0.0033*pow(b,4.15)*pow(1/11.71877),1.15);e=sqrt(pow(1-165.3125/13200),(2/1.3)*(1.3/0.3)*(1-pow(1-165.3125

8、/13200),0.3/1.3)*(13200/165.3125)*(1-b*b*b*b)/(1-b*b*b*b*pow(1-165.3125/13200),2/1.3);t=(a-x*e*c)/a;w=(sqrt(1-b*b*b*b)-c*b*b)*165.3125*1000/(sqrt(1-b*b*b*b)+c*b*b);printf("%f,%f,%f,%f,%f",x,c,e,b,w); 运行此程序得到迭代计算后的结果为X=0.495007C=0.947245=0.990425=0.666056=59771.968834验算压力损失：上一步求得正常流量下的压力损失为

9、：=59771.968834<=60000压力损失验算合格。验算流量=154775.96kg/h确定d选用1Cr18Ni9Ti不锈钢为喷嘴材料，查表得=18.2*101/°C则=149.742mm（4）确定最小直管段长度l,l,l按=0.7，上游侧第一阻力件为90°平面弯头，第二阻力件为全开闸阀，查表得：l=28D=280.222446.23ml=10D=100.222442.22ml=7D=70.222441.56m（5）计算压力损失并进行核算已在（3）中算出（6）计算基本误差流体为过热蒸汽且=0.666056>0.6 设/d=0.05%,/D=0.2%,选定

10、的差压变送器为0.2级，则差压测量值的不确定度：/p=假设温度，压力的测量值不确定度为 ，则/=0.5%所以，总不确定度为 1.02%本题计算完成。三、作图D=221mmd=149.742mm由于且>0.5则喷嘴总长度为0.6041d=90.459mmR1=0.2×d0.006d=29.9480.898mm,R2=保护槽直径C1.06d=158.73mm,轴向长度0.03d=4.99mm四、课程设计总结本次设计结果基本上符合实验要求。  在本次课程设计中，通过对实验过程和实验数据的处理，加深了对第一、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。本次设计中的公式较多，计算量较大，通过对数据的处理，不仅锻炼了自己处理数据的耐