1、課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))報(bào)告( 2014 - 2015 年度第 1 學(xué)期)名 稱：過(guò)程參數(shù)檢測(cè)及儀表 題 目：標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算院 系：控制科學(xué)與工程學(xué)院班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)周數(shù)： 一周 成 績(jī)： 日期：2015年1 月 23一、課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))的目的與要求本課程設(shè)計(jì)為檢測(cè)技術(shù)與儀器、自動(dòng)化專業(yè)過(guò)程參數(shù)檢測(cè)及儀表專業(yè)課的綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過(guò)本課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生加深過(guò)程參數(shù)檢測(cè)基本概念的理解，掌握儀表的基本設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟。二、設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）正文第一類命題：3.已知條件:流體為水，工作壓力，工作溫度；管道，材料為20號(hào)鋼新無(wú)縫鋼管；節(jié)流件為法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板，材料為1

2、Cr18Ni9Ti；差壓，求（1）給定差壓值下的水流量；（2）計(jì)算測(cè)量時(shí)的壓力損失。解：（1） 1)輔助計(jì)算工作壓力（絕對(duì)）：pa=p+0.1=14.7+0.1=14.8Mpa密度的計(jì)算查表可知14MPa及15Mpa下的溫度為200和220下的水的密度分別為873.94、850.41、874.74、851.21。通過(guò)線性計(jì)算，可知在絕對(duì)壓力為14.8Mpa溫度為215下的水的密度為856.9325kg/m3 .動(dòng)力粘度的計(jì)算動(dòng)力粘度的計(jì)算查表可是在200及220下的工作壓力為10Mpa和15Mpa下的水的動(dòng)力粘度分別為135.7、137、122.9、124.2。通過(guò)線性計(jì)算，可知可知在絕對(duì)壓力

3、為14.8Mpa溫度為215下的水的動(dòng)力粘度為Dt,dt, 的計(jì)算查表可知及=/=0.5040 2) 根據(jù)題意，題中對(duì)直管段、粗糙度無(wú)要求。 3）迭代計(jì)算流量 將ReD=代入上式可得=0.6027 ReD1=A=4775322.61 再次代入C的計(jì)算公式中可得到=0.6029 重復(fù)計(jì)算得到ReD2=4776907.25 =0.6029這時(shí)這時(shí)停止迭代C=0.6029所以給定差壓值下的水的流量為400738.8114kg/h（2）計(jì)算測(cè)量時(shí)壓力損失根據(jù)壓力損失公式近似計(jì)算得所以壓力損失為14012.231kPa.第二類命題：8. 已知條件：流體為過(guò)熱蒸汽，最大流量，常用流量，最小流量；工作壓力，

4、工作溫度；管道，材料為12CrMoV，新無(wú)縫管，允許壓力損失；管道阻力件：上游第一阻力件為漸縮管，上游第二阻力件為90°平面彎頭。（1）確定標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件形式；（2）選定差壓計(jì)；（3）計(jì)算；（4）確定最小直管段長(zhǎng)度；（5）計(jì)算壓力損失并進(jìn)行核算；（6）計(jì)算基本誤差。解：由題目中要求建立下表：項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)值被測(cè)介質(zhì)名稱過(guò)熱蒸汽流量測(cè)量范圍：正常 最大 最小t/ht/ht/h230250100介質(zhì)工作壓力（表壓）MPa13.2工作溫度t550管道內(nèi)徑（20實(shí)測(cè)值）mm221管道材料12CrMoV正常流量下允許的壓力損失kPa60上游第一阻流件漸縮管上游第二阻流件90°平面彎頭由以

5、上參數(shù)對(duì)節(jié)流件進(jìn)行設(shè)計(jì)（1）確定標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件形式 分析:國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中目前已經(jīng)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件有標(biāo)準(zhǔn)孔板、校準(zhǔn)噴嘴、文丘里管及文丘里噴嘴。標(biāo)準(zhǔn)孔板的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工簡(jiǎn)單，成本低，但是壓頭損失大標(biāo)準(zhǔn)噴嘴的壓力損失比標(biāo)準(zhǔn)孔板小，可用于測(cè)量溫度和壓力較高的蒸汽、氣體流量。但它的價(jià)格較高。結(jié)論：本題中要求壓力損失不高于60kPa所以采用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴。分析：角接取壓的沿程壓力損失變化對(duì)差壓測(cè)量影響較小，對(duì)流體的清潔度有一定的要求。法蘭取壓的制造比較方便但是流出系數(shù)與、D和雷諾數(shù)有關(guān)。結(jié)論： 為了保證較好的測(cè)量精度覺(jué)得采用角接取壓方式，由于管道直徑不大所以可以采用環(huán)式取壓方式。（2） 選定差壓計(jì)分析：差壓計(jì)的選取主要

6、依靠差壓的大小及被測(cè)介質(zhì)壓力的大小。同時(shí)還需計(jì)算差壓計(jì)滿刻度流量值。計(jì)算：1） 滿刻度流量根據(jù)要求所給的最大流量向上圓整到規(guī)定系列值中的一個(gè)鄰近值。規(guī)定的流量計(jì)滿刻度系列值為其中 1 ,1.2 ,1.6 ,2 ,2.5 ,3 ,4 ,5 ,6 ,8；0或者任意正整數(shù)或負(fù)整數(shù)；本設(shè)計(jì)中，所以選擇差壓計(jì)滿刻度流量值為。2）的計(jì)算 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴差壓上限的計(jì)算式為選取最靠近的差壓系列值，取驗(yàn)算符合要求。確定后，常用流量對(duì)應(yīng)的差壓為：結(jié)論：根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的差壓計(jì)產(chǎn)品綜合考慮各參數(shù)可選取確度等級(jí)為0.2級(jí)的1151DP電容式差壓變送器，根據(jù)，調(diào)整量程為，被測(cè)介質(zhì)壓力為。（3） 計(jì)算計(jì)算時(shí)，也需要利用相關(guān)公式進(jìn)行

7、迭代計(jì)算，在常用流量 和差壓下進(jìn)行，涉及的公式有 1）輔助計(jì)算：工作狀態(tài)下的直徑常用流量下的雷諾數(shù)計(jì)算絕對(duì)壓力：=13.4MPa 查出流體密度、流體等熵指數(shù)=1.32）迭代計(jì)算1.求不變量A 2.對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)噴嘴，可設(shè)假設(shè) 3.根據(jù)以下公式 進(jìn)行迭代計(jì)算，從n=3起，用快速弦截法公式精度判別公式為，假設(shè)判別條件為 ，迭代程序見(jiàn)附錄。的計(jì)算結(jié)果如下圖所示n1234X0.4599888870.4876016270.4898817460.4898952970.6464497460.6620242070.6632718980.663279296C0.9521715830.9482954670.947972

8、457 0.9479705360.9907566060.9905092040.9904881390.9904880140.0260490380.0019869260.0000117380.000000005e0.0566297120.0043195100.0000255180.000000011當(dāng)n=4時(shí)精度滿足要求從表1中可以看到，當(dāng)時(shí)，求得的小于預(yù)定精度，因此得 計(jì)算算及，可知 噴嘴材料選用1Cr18Ni9Ti，查表得， （4）確定最小直管段長(zhǎng)度是上游第一阻流件與第二阻流件之間的直管段，由第二阻流件的形式和=0.7計(jì)算按照程參數(shù)檢測(cè)及儀表 中國(guó)電力出版社 常太華 蘇杰 第二版2009年6月

9、 表7-2中給出的值的一半計(jì)算。 是節(jié)流件與上游第一阻流件之間的直管段最小長(zhǎng)度，有第一阻流件形式和決定。（向上估計(jì)為0.7）查表可得 是節(jié)流件到下游阻流件直管段的最小長(zhǎng)度無(wú)論阻流件的形式?jīng)Q定，均取決于值。查表可得 （5）計(jì)算壓力損失并進(jìn)行核算對(duì)于ISA1932噴嘴，由參考教材式（7-15）可得正常流量下的壓力損失近似值 壓力損失驗(yàn)算合格。驗(yàn)算流量 （6）計(jì)算基本誤差對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)噴嘴，由于，則設(shè),，選定的壓差變送器為0.2級(jí)，則假設(shè)溫度，壓力的測(cè)量不確定度為，則。所以，總不確定度為j=sqrt(0.9265402+0.0248192+(2*0.6632794)/(1-0.6632794)2*0.12

10、+(2/(1-0.6632794)2+1/4*(0.162)+1/4)ans =2.6960基本誤差三、課程設(shè)計(jì)的總結(jié)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)我收獲了許多課外知識(shí)，對(duì)課程學(xué)習(xí)也有了進(jìn)一步的了解。首先對(duì)于有關(guān)節(jié)流問(wèn)題的計(jì)算有了一些心得，其實(shí)節(jié)流問(wèn)題的計(jì)算并不是很難，重點(diǎn)在于對(duì)題目中各個(gè)參數(shù)概念的把握，在學(xué)習(xí)中要注意概念的辨析特別是對(duì)于工作壓力與絕對(duì)壓力的區(qū)別，對(duì)于密度和動(dòng)力粘度的選取則需要查表及近似估計(jì)。迭代部分利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，大大加快了運(yùn)算速度，也提高了準(zhǔn)確性。第二類設(shè)計(jì)問(wèn)題是比較難的。主要思想是考慮用戶的要求，特別是對(duì)于流量的要求。節(jié)流件、差壓計(jì)的選取不僅僅依靠計(jì)算結(jié)果，有許多數(shù)據(jù)是需要用經(jīng)驗(yàn)值估計(jì)

11、的，在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中感覺(jué)元件的選取是比較重要的。關(guān)于參數(shù)的計(jì)算則需要進(jìn)行編程。一周的課程設(shè)計(jì)我不僅復(fù)習(xí)了書(shū)本的知識(shí)，更深入的了解了節(jié)流件的知識(shí)及設(shè)計(jì)問(wèn)題。受益匪淺。四、參考文獻(xiàn) 1蘇杰 李國(guó)光 過(guò)程參數(shù)檢測(cè)及儀表 中國(guó)電力出版社, 2012. 附錄程序A=0.46ReD=1.1467*107；輔助計(jì)算的結(jié)果tao=0.98749636i=1;C(1)=1;epsilon(1)=1;E(i)=1；賦初值while E(i)>10(-5) i=i+1; if i<=3; X(i)=A/(C(i-1)*epsilon(i-1) else X(i)=X(i-1)-(delta(i-1)*(X(i-1)-. X(i-2)/(delta(i-1)-delta(i-2) end beta(i)=(X(i)(2)/(X(i)(2)+1)(1/4) C(i)=0.99-0.2262*beta(i)(4.1)-(0.00175*. beta(i)(2)-0.0033*beta(i)(4.15)*(10(6)/ReD)(1.15) epsilon(i)=sqrt(k*tao(2/k)/(k-1)*(1-beta(i)(4)/. (1-beta(i