过程参数检测及仪表B

1、课程设计报告(2008- 2009年度第一学期)名 称：过程参数检测及仪表题 院 系：设计周数：成 绩：日期： 2009 年 1 月 13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：2009年 1

2、月 13 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。 二、设计正文 设计题目：流体为过热蒸汽；最大流量qmmax=250*103kg/h；常用流量qmch=200*10kg/h；最小流量qmmin=100*103kg/h；工作压力P=13.5MPa；工作温度t=550C；管道D20=221mm，材料12CrMoV新无缝管；允许压力损失y60kPa；上游第一阻力件为减缩管，上游第二阻力件为90平面弯头，求：（1）确定节流件形式；（2）选

3、定差压计；（3）计算、C、d20；（4）确定最小直管段长度l0,l1,l2；（5）计算压力损失max并进行核算 （6）计算基本误差。解：1、准备计算根据介质工作状态下的压力P1=13.5MPa和温度t=550C，查表得介质密度1=38.876kg/m3,介质动力粘度=31.24*10-6Pas，过热蒸汽的等熵指数=1.3。根据管道材料12CrMoV和工作温度550C，查得管道材料线膨胀系数D=13.65*10-61/C 。 计算Dt：-6（t-20） =221*1+13.65*10*(550-20) =222.6(mm) DDt= D201+计算正常流量和最小流量下雷诺数：ReDch=4qmc

4、h/ Dt=4*200000/*222.6*10-3*31.24*10-6*3600=10.176*106ReDmin=4qmmin/ Dt=5.09*106可见，在最小流量下的雷诺数ReDmin已超过各种形式标准节流件雷诺数使用范围的下限。2、确定节流件形式孔板加工方便、价格较廉，但其压力损失较大。对于大型发电机组，由于管道雷诺数较高，允许压力损失限制较严格，故常用喷嘴。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。3、选定差压计类型和量程差压计类型根据投资费用和准确度要求选取，可参考附录本例选用准确度等级为0.25的典差压变送器差压计量程上限Pmax=3.5*y=3.5

5、*60*1000=210*103Pa可选用1151DP电容式差压变送器，其量程范围为（635-3810）*9.81Pa，耐静压为14MPa,变送器差压量程调整在0210*103Pa。流量指示仪表的刻度上限流量是有规定的，即为1，1.25，1.6，2，2.5，3.2，4，5，6.3，8*10n，其中n为正或负整数。本例最大流量为250t/h,所以流量计流量刻度上限qmmax定为250t/h。验算Pmax/P=210*103/13.5*106=0.015550.25,符合规定。4、计算、C、d20、压力损失ch1） 计算常用流量下的差压值 PchPch=Pmax（qmch/ qmmax）2=210

6、*103（200000/250000）2=134.4*103Pa2） 计算A值：A =qmch/(/4) Dt221pch=200000/3600/(/4)(222.6*10-3)2=0.4418 3）迭代过程先确定C0X=A/ C000的初始值然后按下列各式求取X、C、。=（1+1/ X2）-0.25 C=0.9900-0.2262 =4.1-(0.001752-0.00334.15)*(106/ ReDch)1.152/(-1)/442/1/2(1-pch/p1)(/-1)1-(1-pch)/(pch/p1)*(1-1)/(1-1(1-pch/p1)再算定(A-XC)/A的值，若(A-XC

7、)/A5*10-5则从头开始继续迭代，若(A-XC)/A5*10-5则迭代完成即可求得X、C、。4）设初始假定值C0=0.95；=0.99， 对迭代法用C语言编程有#include main()double c=0.95,e=0.99,a=0.4418,b,x,t=1,w; while(t0.00005) 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(1/11.704),1.15);e=sqrt(pow(1-165.048/13500)

8、,(2/1.3)*(1.3/0.3)*(1-pow(1-165.048/13500),0.3/1.3)*(13500/165.048)*(1-b*b*b*b)/(1-b*b*b*b*pow(1-165.048/13500),2/1.3); t=(a-x*e*c)/a; w=(sqrt(1-b*b*b*b)-c*b*b)*165.048*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：X=0.46803;=0.65108;C=0.95108;=0.99259;t=0.0000125;c

9、h=4.58*104;5）对压力损失进行核算上一步求得正常流量下的压力损失ch为：ch=-4-C2/-4+C2*Pch=4.58*104Y压力损失验算合格。)6)确定d20选用1Cr18Ni9Ti不锈钢为喷嘴材料，从附录表中查得d=18.2*10-61/Cd20= dt/1+d（t-20）= Dt/1+d（t-20）=0.65108*222.6/1+18.2*10-6*(550-20)=143.55mm5、确定最小直管段长度l0,l1,l2和对管道粗糙度的要求。按=0.65108，上游侧第一阻力件为减缩管，第二阻力件为90平面弯头，从表中查得： l1=28D=28*0.2226=6.24ml2

10、=7D=7*0.2226=1.558ml0=14D=14*0.2226=3.12m喷嘴对管道相对粗糙度的限值可从表中查得，对于=0.65108，管道相对粗糙度限值为4.0*10-4，所以管道的绝对粗糙度Ks为Ks222.6*4.0*10-4=0.089mm新无缝钢管的绝对粗糙度Ks=0.051mm，选择内壁光滑的无缝钢管即能符合粗糙度要求6、计算基本误差流体为过热蒸汽且=0.65108,流出系数的不确定度： c/C = (2*0.65108-0.4)% = 0.9%；流束膨胀系数的不确定度：/ = 2*p/p%=2*134.4/13500% = 0.02%；节流件孔径的不确定度： d/d =0

11、.1%;观景的不确定度： D/D =0.2%;密度的不确定度： /1=1.0%; 1如果差压变送器为0.25级，指示仪表为0.5级，则差压测量值的不确定度： p/p =2/3*210*0.25*0.25+0.5*0.5/134.4 %=0.584qm/qm=(c/C)2+(/)2+24/(1-4)2(D/D)2+2/（1-）2(d/d)2+1/4（p/p）2+1/4(/1)21/2 1=0.92+0.022+2*0.651084/(1-0.651084)2*0.22+2/(1-0.651084)2*0.1*0.1+1/4*0.58*0.58+1/4*1*11/2%1.21%三、课程设计总结或结论通过此次课程设计，使我加深了对过程参数检测基本概念的理解，掌握了仪表的基本设计