《過程參數(shù)檢測及儀表》課程設(shè)計(jì)

1、過程參數(shù)檢測及儀表課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))任 務(wù) 書一、 目的與要求1.通過本次課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能在充分掌握本課程基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，鍛煉其綜合所學(xué)知識，在工程的角度上解決實(shí)際問題的能力。11 充分掌握過程參數(shù)檢測及儀表課程的基本原理； 12 具備針對實(shí)際工程問題，設(shè)計(jì)合理檢測系統(tǒng)的綜合能力； 13 具備針對實(shí)際情況，對所需儀器儀表合理選型的能力； 14 重點(diǎn)掌握節(jié)流變壓降流量測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和具體細(xì)節(jié)。二、 主要內(nèi)容流體為過熱蒸汽，最大流量為：qmmax=230103kg/h ,常用流量qmch=200103kg/h,最小流量qmmin=100103kg/h；工作壓力13MPa，工作溫度550；

2、管道D20=221允許壓力損失60kPa;；mm,材料為12CrMoV鋼軋制的新無縫鋼管；上游第一阻力件為90平面彎頭，上游第二阻力件為全開球閥。求：（1）確定節(jié)流件形式；（2）選定差壓計(jì)；（3）計(jì)算,C,d20；（4）確定最小直管段 l0,l1,l2；（5）計(jì)算壓力損失 wmax并進(jìn)行核算；（6）計(jì)算基本誤差。o四、 設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）成果要求1 課程設(shè)計(jì)報(bào)告;2 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件的機(jī)械加工圖.五、 考核方式答辯學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 年 月 日第二類計(jì)算命題一、課程設(shè)計(jì)的目的與要求1.通過本次課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能在充分掌握本課程基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，鍛煉其綜合所學(xué)知識，在工程的角度上解決實(shí)際問題的能力。11

3、 充分掌握過程參數(shù)檢測及儀表課程的基本原理； 12 具備針對實(shí)際工程問題，設(shè)計(jì)合理檢測系統(tǒng)的綜合能力； 13 具備針對實(shí)際情況，對所需儀器儀表合理選型的能力； 14 重點(diǎn)掌握節(jié)流變壓降流量測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和具體細(xì)節(jié)。二、設(shè)計(jì)正文 （一）設(shè)計(jì)題目：流體為過熱蒸汽，最大流量為：qmmax=230103kg/h ,常用流量qmch=200103kg/h,最小流量qmmin=100103kg/h；工作壓力13MPa，工作溫度550；管道D20=221允許壓力損失60kPa;；mm,材料為12CrMoV鋼軋制的新無縫鋼管；上游第一阻力件為90平面彎頭，上游第二阻力件為全開球閥。求：（1）確定節(jié)流件形式

4、；（2）選定差壓計(jì)；（3）計(jì)算,C,d20；（4）確定最小直管段 l0,l1,l2；（5）計(jì)算壓力損失 wmax并進(jìn)行核算；（6）計(jì)算基本誤差。o（三）設(shè)計(jì)步驟：1、準(zhǔn)備計(jì)算： （1）根據(jù)鍋爐給水的工作壓力P1=13MPa，可計(jì)算鍋爐給水的絕對壓力P=13.1MPa（2）由正常工作時(shí)的絕對壓力P=13.1 MPa和溫度t=550，可從表II-2中可查得：絕對壓力P=13MPa，溫度t=540時(shí)，鍋爐給水的密度為=37.922kg/m3，絕對壓力P=13MPa，溫度t=560時(shí)，鍋爐給水的密度為=36.670kg/m3， 絕對壓力P=14MPa，溫度t=540時(shí)，鍋爐給水的密度為=41.152k

5、g/m3， 絕對壓力P=14MPa，溫度t=560時(shí)，鍋爐給水的密度為=39.761kg/m3， 經(jīng)線性化計(jì)算得，正常工作情況下，鍋爐給水的密度為=37.588kg/m；可從表II-1中可查得：絕對壓力P=10MPa，溫度t=540時(shí)，給水的動力粘度為=30.5910Pas， 絕對壓力P=10MPa，溫度t=560時(shí)，給水的動力粘度為=31.3810Pas， -6-63絕對壓力P=15MPa，溫度t=540時(shí)，給水的動力粘度為=30.9610-6Pas， 絕對壓力P=15MPa，溫度t=560時(shí)，給水的動力粘度為=31.7510-6Pas， 經(jīng)線性化計(jì)算得，正常工作情況下，給水的動力粘度為=3

6、1.7310-6Pas；（3）由管道材料為12CrMoV鋼軋制的新無縫鋼管及工作溫度550，可從表中II-3中查得管道材料的線膨脹系數(shù)D=13.6510-6oC-1；（4）可由查得相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算Dt，ReDch，ReDmin，計(jì)算公式如下：Dt=D201+D(t-20)，ReDch則由程序（程序見附錄）可計(jì)算的： 4qmch4qmmin=ReDmin=DDtt,Dt=0.2226m，ReDch=1.0016107，ReDmin=5.0078106可見,在最小流量下的雷諾數(shù)ReDmin已經(jīng)超過各種形式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件雷諾數(shù)適用范圍的下限。2.選擇節(jié)流件形式，差壓計(jì)類型和量程由于所測流體為過熱蒸汽，且壓力

7、損失的限制較為嚴(yán)格，故選用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴。差壓計(jì)量程上限Pmax按下式進(jìn)行計(jì)算：Pmax=3.5y=3.5×60×103=210×103（Pa）因此可選用1151DP電容式差壓變送器，其量程范圍為（117.2689.5）10Pa，準(zhǔn)確度等級為0.25級，變送器差壓量程調(diào)整在021010 Pa.由于本例最大流量為230t/h，所以流量計(jì)流量刻度上限qmmax定為250 t/h. 33驗(yàn)算Pmax210000=0.0160.25，符合規(guī)定。 13100000P3、計(jì)算常用流量下的差壓值PchPch=Pmax（qmch2） qmmax5由程序算得：Pch=1.344×

8、;10Pa4、迭代計(jì)算值和d值計(jì)算A值：A=qmch4 Dt221P由程序算得A=0.4491（1）計(jì)算程序如下：clear;Qch=55.56;Qmin=27.78;D20=0.221;rou=37.588;t=550;elta=31.73e-006;pzxs=13.65e-006;Dt=D20*(1+pzxs*(t-20)Redch=4*Qch/(pi*Dt* elta)Redmin=4*Qmin/(pi*Dt* elta)Pch=210000*(200000/250000)2A=4*Qch/(pi*Dt2*sqrt(2*rou*Pch)p1=13100000;k=1.3;c=0.95;e

9、=0.99;X=A/(c*e);beta=(1+1/(X2)(-0.25);while abs(A-X*c*e)/A)>5e-5X=A/(c*e);beta=(1+1/(X2)(-0.25);c=0.9900-0.2262*beta4.1-(0.00175*beta2-0.0033*beta4.15)*(1000000/Redch)1.15e=(1-Pch/p1)(2/k)*(k/(k-1)*(1-(1-Pch/p1)(k-1)/k)*p1/Pch)*(1-beta4)/(1-beta4*(1-Pch/p1)(2/k)0.5endbetacem=abs(A-X*c*e)/A)（2）運(yùn)行結(jié)

10、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 精密度檢查:A-XC =0 A5.驗(yàn)算壓力損失正常流量下的壓力損失ch為ch=-4-C2-+C42Pch4由程序得計(jì)算結(jié)果為：ch=5.0501×10（Pa）y程序?yàn)? = 0.6565;c = 0.9500;pch = 1.3440e+005;wch=(sqrt(1-4)-c* 2)/ (sqrt(

11、1-4)+c*2)*pch 運(yùn)行結(jié)果為： wch = 5.0501e+004壓力損失驗(yàn)算合格。6.確定d20選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼為噴嘴材料，查的d=18.2×10d20=-60C-1,故 dtDt= 1+d(t-20)1+d(t-20)結(jié)果由程序算出：程序?yàn)椋? 0.6565;Dt = 0.2226;t=550;a=18.2*10(-6);d=* Dt/(1+a*(t-20)運(yùn)行結(jié)果為：d = 0.1447即d20=0.1447（m）7.確定直管段長度和對管道粗糙度的要求按= 0.6565,上游側(cè)第一阻力件為90度彎頭，上游側(cè)第二阻力件為全開球閥，從表10-2中可查得：L1

12、=22Dt=22×0.22264.9m；L2=7Dt=7×0.22261.6m；L0=0.5×20Dt=10×0.22262.3m.噴嘴對管道相對粗糙度的限值從表中查得，對于=0.7，管道相對粗糙度限值為4.0×10-4，所以本例中要求10D以內(nèi)管道的絕對粗糙度KS為-4KS222.6×4.0×10=0.089（mm）新無縫鋼管的絕對粗糙度KS=0.051mm，選擇內(nèi)壁光滑的無縫鋼管即能符合粗糙度要求。8.計(jì)算流量測量的不確定度對于標(biāo)準(zhǔn)噴嘴，>0.6時(shí)，CC=(2-0.4)%=0.913%；p1.344103=2%=2

13、%=0.02%； 6p1310dd=±0.1%；DD=±0.2%；=±1.0%； 11差壓變送器為0.25級，指示儀表為1級，則 22101030.252+12=%=1.074% 3p3134.410因此pqmc221P2112242D22d2=()+()+()()+()()+()+()444P41DdCqm1-1-0.521cDdP結(jié)果由程序計(jì)算得出：令a=,b=c=,d=,e=,f= DdCP1程序?yàn)椋篴=0.009;b=0.0002;c=0.002;d=0.001;e=0.01074;f=0.01;=0.6565;m=a2+b2+(2*4/(1-4)2)*c

14、2+(2/(1-4)2)*d2+0.25*e2+0.25*f20.5運(yùn)行結(jié)果為： m = 0.0119 即有：qmqm=1.19%三、課程設(shè)計(jì)（綜合實(shí)驗(yàn)）總結(jié)或結(jié)論通過這次課程設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了預(yù)期目的目，在本次設(shè)計(jì)中的公式較多，計(jì)算量較大， 在數(shù)據(jù)計(jì)算中通過選擇運(yùn)用用MATLAB程序，簡化了運(yùn)算。在本次課程設(shè)計(jì)中，通過對實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，加深了對第二類計(jì)算命題的步驟的理解和應(yīng)用。自己不僅在理論水平上有所提高，更重要的是在實(shí)際工程應(yīng)用方面自己也有了很大的進(jìn)步。在繪制噴嘴剖面圖的過程中，依照算出的數(shù)據(jù)畫出了噴嘴的剖面圖及管道連接圖，學(xué)會了繪圖軟件VISIO的使用，提高了自己的畫圖能力，而且對噴嘴的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理有了更好的認(rèn)識。為在將來的工作中能夠使用所學(xué)的課