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1、<p>课程设计报告( 20142015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： 测控1201班 学 号： 201302030129 学生姓名： 张琨 指导教师： 田沛 张立峰 设计周数： 一周 成 绩： 日 期： 2015 年 6 月 15 日一、课程设计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、设计正文第一类命题：已知条件：流体为水，工作压力，工作温度；管道，材料为20号钢新无缝钢
2、管；节流件为法兰取压标准孔板，材料为1Cr18Ni9Ti；差压，求（1）给定差压值下的水流量；（2）计算测量时的压力损失。解：（1）辅助计算查表得到水和水蒸气密度=856.85kg/，动力粘度=127.3Pa·s，管道线膨胀系数=12.8/，节流件线膨胀系数=17.2/，可膨胀性系数=1。(2)迭代计算水流量：由于是法兰取压的标准孔板，所以：令式中= ，此时流出系数初始值为=0.60274。取精密度判据，利用Matlab进行迭代计算，程序代码如下：A=7912885.84;n=127.3e-6;b=0.504;D=233.58;c0=0.5959+0.0312*b2.1-0.
3、184*b8+2.286*b4/D/(1-b4)-0.856*b3/D;c=c0;z=1;while z>1e-6 c1=c; Re=A*c; c=c0+0.0029*b2.5*(1e6/Re)0.75; z=abs(c-c1)/c);endcqm=A*D*n*c/0.354迭代2次后，精密度符合要求。此时C=0.602902，=400721.5kg/h。 对于标准孔板，其压力损失的计算式为，将与值代入，得=114.23kPa。答：给定差压值下的水流量约为400721.5kg/h；测量时的压力损失约为114.23kPa。第二类命题：流体为锅炉给水，最大流量为：×
4、kg/h,常用流量×kg/h,工作压力P=14.7MPa(绝对压力)，工作温度215，管道mm,材料为钢，允许压力损失,管道阻力件：上游第一阻力件球形阀全开，上游第二阻力件为90°弯头（平面）。求：（1） 确定节流件形式； （2） 选定差压计；（3） 计算,C,;（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。 (二)计算任务书：序号项 目符号单位数 值1被测介质名称锅炉给水2流量测量范围：正常最大190000/3600230000/36003被测介质温度t2154被测介质压力15×1065管道内径（20
5、下实测值）m199×10-36管道材料钢7节流件取压形式标准孔板角接取压8节流件材料1Cr18Ni9Ti不锈钢材料9管道阻力件上游第一阻力件为全开球形阀，上游第二阻力件为90°弯头（平面）10正常流量下的允许的压力损失40×10311管路简图： L LL 上游第一阻力件球形阀 节流件 下游第一阻力件 （三）设计步骤： 1.准备计算：根据给水工作状态下的压力P=15MPa和温度t=215,从表中查询并计算可得:给水密度;动力粘度=根据管道材料钢和工作温度215，从表中查询并计算可得管道材料的线膨胀系数 1/。计算：=199×
6、1+12.87××(215-20)=199.5mm计算正常流量的雷诺数:=26.711× 可知在正常流量下的雷诺数已超过各种形式标准节流件雷诺数的适用范围的下限。2. 选择节流件形式和差压计类型和量程。（1）孔板加工方便，价格较廉，对于孔板，可用式估算差压计量程上限。本题选用准确度等级为的电容式差压变送器。由后面的计算可得出当时可满足设计要求。选用1151HP型差压变送器，其量程范围为，耐静压为。变送器差压量程调整在。流量指示仪表的刻度上限流量是有规定的。题中最大流量为250t/h ，流量计流量刻度上为限。（2）选择仪表型号1151HP的电
7、容式差压变送器，仪表基本误差为±0.25。（3）P=2.0=2.0×40=80×103 Pa 计算常用流量下的差压值P：P=P(q/q)=80×103×( 190 / 250 )=54.58×10Pa3. 迭代计算值和d值：(1) 将流量公式中已知数移至等号另一边，形成一不变量A，即迭代方程为 线性算法中变量为 精密度判据为 迭代结束后可按下式计算和d ：(2) 迭代计算： 计算A值： 0.1728069第一步：设初始假定值C0=0.65，因为流体为锅炉过水所以=1。0.265857则0
8、.506885根据计算，对角接取压孔板，得：=0.6028417第二步：计算0.286653则0.524934根据，计算 ：=0.6031769精密度检查：，不符合要求，继续迭代计算，第三步：计算0.2864950.524800根据，计算 ：=0.6031746精密度检查： 满足精度要求。 故迭代后得：0.524800；0.6031746；=1。（3） 计算：选用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料为标准孔板材料查表得 1/, 取0.524 : （4） 确定最小直管段长度及管道粗糙度的要求。按=0.55，上游第一阻力件为球形阀全开，上游第二阻力件为90°弯头（平面），查表计算可得：
9、=22D=22×199.5/1000=4.389m =6D=6×199.5/1000=1.197m =0.5×24D=0.5×24×199.5/1000=2.394m 取=0.55，管道相对粗糙度限值为4.2×10-4，所以本例中要求节流件10D以内管道的绝对粗糙度K为： K<199.5×4.2×10-4=0.08379(mm)新无缝钢管的绝对粗糙度=0.050.1mm，选择内壁光滑的无缝钢管即能符合粗糙度要求。(5) 计算压力损失并进行
10、核算:压力损失验算合格。（6） 计算基本误差：标准节流装置流量测量结果的不确定度，求取流量值相对不确定度的实用公式如下：式中所有的不确定度的执行概率均为95% 。()+()+()()+()()+ 0.25×()+ 0.25()对于<0.6，=0.6；=4×=0.0123 ；=±0.1；=±0.2，对于液体：=±0.03若差压变送器为0.25级，显示仪表为0. 5级，则： =0.64计算： ()+()+()()+()()+ 0.25×()+ 0.25()=( （0.6）+（0
11、.0123%）+()×（0.2%）+(×（0.1%）+0.25×（0.64%）+0.25×（0.003%）±0.95%=±0.95%=±0.95%×190×10=1805三、课程设计总结及结论通过此次课程设计，我得以加深对过程参数检测基本概念的理解，掌握了仪表的基本设计方法和设计步骤，学会了第二类命题的设计方法，知道了如何选择节流件形式和差压计的选择及量程的确定，理解了迭代方法的原理和计算方法。本次课程设计也使我们分析问题和解决问题的能力得到了提高。四、参考文献1 苏杰，常太华. 过程参数检测及仪表. 中国电力出版社,2009.6 </p>
