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1、过程参数检测及仪表课程设计(综合实验) 任 务 书一、 目的与要求1.通过本次课程设计，使学生能在充分掌握本课程基础理论的基础上，锻炼其综合所学知识，在工程的角度上解决实际问题的能力。11 充分掌握过程参数检测及仪表课程的基本原理；12 具备针对实际工程问题，设计合理检测系统的综合能力；13 具备针对实际情况，对所需仪器仪表合理选型的能力；14 重点掌握节流变压降流量测量系统的设计方法和具体细节。二、 主要内容流体为过热蒸汽，最大流量为： ,常用流量,最小流量；工作压力，工作温度550；管道,材料为12CrMoV钢轧制的新无缝钢管；允许压力损失60kPa;；上游第一阻力件为平面弯头，上游第二阻
2、力件为全开球阀。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 ；（5）计算压力损失 w并进行核算；（6）计算基本误差。三、 进度计划序号设计(实验)内容完成时间备注1熟悉设计内容,查阅相关资料2008年1月12日2具体设计2008年1月13日-1月14日3撰写设计报告2008年1月15日4答辩2008年1月16日四、 设计（实验）成果要求1 课程设计报告;2 标准节流件的机械加工图.五、 考核方式答辩学生姓名：指导教师： 年 月 日第二类计算命题一、课程设计的目的与要求1.通过本次课程设计，使学生能在充分掌握本课程基础理论的基础上，锻炼其综合所学知识，在工
3、程的角度上解决实际问题的能力。11 充分掌握过程参数检测及仪表课程的基本原理；12 具备针对实际工程问题，设计合理检测系统的综合能力；13 具备针对实际情况，对所需仪器仪表合理选型的能力；14 重点掌握节流变压降流量测量系统的设计方法和具体细节。二、设计正文（一）设计题目： 流体为过热蒸汽，最大流量为： ,常用流量,最小流量；工作压力，工作温度550；管道,材料为12CrMoV钢轧制的新无缝钢管；允许压力损失60kPa;；上游第一阻力件为平面弯头，上游第二阻力件为全开球阀。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 ；（5）计算压力损失 w并进行核算；（
4、6）计算基本误差。(二)计算任务书：序号项 目符号单位数 值1被测介质名称过热蒸汽2流量测量范围：正常最大最小55.5663.8927.783介质温度t5504介质工作压力131065管道内径（20下实测值）m22110-36管道材料12CrMoV钢轧制的新无缝钢管7管道阻力件上游第一阻力件为同一平面90弯头，第二阻力件为全开球阀8正常流量下的允许的压力损失 60103 9管道简图：（三）设计步骤：1、准备计算：（1）根据锅炉给水的工作压力=13MPa，可计算锅炉给水的绝对压力=13.1MPa（2）由正常工作时的绝对压力=13.1 MPa和温度t=550，可从表II-2中可查得： 绝对压力P=
5、13MPa，温度t=540时，锅炉给水的密度为，绝对压力P=13MPa，温度t=560时，锅炉给水的密度为，绝对压力P=14MPa，温度t=540时，锅炉给水的密度为，绝对压力P=14MPa，温度t=560时，锅炉给水的密度为， 经线性化计算得，正常工作情况下，锅炉给水的密度为；可从表II-1中可查得：绝对压力P=10MPa，温度t=540时，给水的动力粘度为，绝对压力P=10MPa，温度t=560时，给水的动力粘度为，绝对压力P=15MPa，温度t=540时，给水的动力粘度为，绝对压力P=15MPa，温度t=560时，给水的动力粘度为，经线性化计算得，正常工作情况下，给水的动力粘度为；（3）
6、由管道材料为12CrMoV钢轧制的新无缝钢管及工作温度550，可从表中II-3中查得管道材料的线膨胀系数；（4）可由查得相关数据计算，计算公式如下：，,则由程序（程序见附录）可计算的：，可见,在最小流量下的雷诺数已经超过各种形式标准节流件雷诺数适用范围的下限。2.选择节流件形式，差压计类型和量程由于所测流体为过热蒸汽，且压力损失的限制较为严格，故选用标准喷嘴。差压计量程上限按下式进行计算：=3.5=3.56010=21010（Pa）因此可选用1151DP电容式差压变送器，其量程范围为（117.2689.5）Pa，准确度等级为0.25级，变送器差压量程调整在0210 Pa.由于本例最大流量为23
7、0t/h，所以流量计流量刻度上限q定为250 t/h.验算=0.0160.25，符合规定。3、计算常用流量下的差压值 =（）由程序算得：=1.34410Pa4、迭代计算值和d值 计算A值：A=由程序算得A=0.4491（1）计算程序如下：clear;qch=55.56;qmin=27.78;D20=0.221;=37.588;t=550;=31.73e-006;pzxs=13.65e-006;Dt=D20*(1+pzxs*(t-20)redch=4*qch/(pi*Dt*)redmin=4*qmin/(pi*Dt*)pch=210000*(200000/250000)2A=4*qch/(pi*
8、Dt2*sqrt(2*pch)p1=13100000;k=1.3;c=0.95;e=0.99;X=A/(c*e);=(1+1/(X2)(-0.25);while abs(A-X*c*e)/A)5e-5 X=A/(c*e);=(1+1/(X2)(-0.25);c=0.9900-0.2262*4.1-(0.00175*2-0.0033*4.15)* (1000000/redch)1.15e=(1-pch/p1)(2/k)*(k/(k-1)*(1-(1-pch/p1)(k-1)/k)*p1/pch)*(1-4)/(1-4*(1-pch/p1)(2/k)0.5endcem=abs(A-X*c*e)/A
9、)（2）运行结果：Dt = 0.2226redch = 1.0016e+007redmin = 5.0078e+006pch = 1.3440e+005A = 0.4491 = 0.6565c = 0.9500e = 0.9900m = 0即 = 0.6565 C = 0.9500 = 0.9900精密度检查: =05.验算压力损失正常流量下的压力损失为=由程序得计算结果为：=5.050110（Pa）程序为: = 0.6565; c = 0.9500;pch = 1.3440e+005;wch=(sqrt(1-4)-c* 2)/ (sqrt(1-4)+c*2)*pch运行结果为： wch =
10、5.0501e+004压力损失验算合格。6.确定d选用1Cr18Ni9Ti不锈钢为喷嘴材料，查的=18.210C,故d=结果由程序算出：程序为：= 0.6565; Dt = 0.2226; t=550; a=18.2*10(-6); d=* Dt/(1+a*(t-20)运行结果为：d = 0.1447即d=0.1447（m）7.确定直管段长度和对管道粗糙度的要求按= 0.6565,上游侧第一阻力件为90度弯头，上游侧第二阻力件为全开球阀，从表10-2中可查得：L1=22Dt=220.22264.9m；L2=7Dt=70.22261.6m；L0=0.520Dt=100.22262.3m.喷嘴对管
11、道相对粗糙度的限值从表中查得，对于=0.7，管道相对粗糙度限值为4.010，所以本例中要求10D以内管道的绝对粗糙度K为K222.64.010=0.089（mm）新无缝钢管的绝对粗糙度K=0.051mm，选择内壁光滑的无缝钢管即能符合粗糙度要求。8.计算流量测量的不确定度对于标准喷嘴，0.6时，；差压变送器为0.25级，指示仪表为1级，则 因此=()+()+()()+()()+()+()结果由程序计算得出：令a=,b=c=,d=,e=,f=程序为：a=0.009; b=0.0002; c=0.002; d=0.001; e=0.01074; f=0.01; =0.6565;m=a2+b2+(2
12、*4/(1-4)2)*c2+(2/(1-4)2)*d2+0.25*e2+0.25*f20.5运行结果为： m = 0.0119即有：=1.19%三、课程设计（综合实验）总结或结论通过这次课程设计基本上达到了预期目的目，在本次设计中的公式较多，计算量较大， 在数据计算中通过选择运用用MATLAB程序，简化了运算。 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。在绘制喷嘴剖面图的过程中，依照算出的数据画出了喷嘴的剖面图及管道连接图，学会了绘图软件VISIO的使用，提高了自己
13、的画图能力，而且对喷嘴的内部结构及工作原理有了更好的认识。为在将来的工作中能够使用所学的课程知识打下了基础，提高了自己实际工作设计的能力。 最后，通过这次课程设计充实了自己，在加深了课本知识的同时，学会了VISIO绘图软件的使用方法，而且对MATLAB软件的运用也更加熟练。四、参考文献1 常太华 ，苏杰编,李国光华北电力大学1999年6月2 吴永生, 方可人 .第二版 中国电力出版社. 1995年5月五.附录（设计流程图）已知条件、流体性质及参数、查表得、求出 ；计算、是否大于标准节流件雷诺数的下限否停止是根据，选节流件形式由计算出由选差压变送器由计算出，否是 由工作温度t及所选喷嘴材料查表得判断直管段粗糙度得到即有标准节流件
