过程参数检测及仪表课程设计报告

课程设计(综合实验)报告

( 2014 -- 2015 年度第 1 学期)

名称：过程参数检测及仪表

题目：第二类命题的计算

院系：控制与计算机工程学院班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

设计周数：1周

成绩：

日期：2013 年 01 月 15 日

一、课程设计题目与要求

1.通过本次课程设计，加深自己对课程中理论基础的理解，掌握设计过程参数检测系统

基本思路、设计手段以及设计方法。

2.掌握节流变压降流量测量系统的组成，各部分功能以及节流装置的计算。

3.掌握标准节流装置第二类命题的设计与计算。

4.能根据实际工程情况设计合理的流量检测系统。

二、设计正文

（一）、设计题目

（二）、题中所用参数名称如下：

C ：节流装置流出系数 Ks ：相对粗糙度 E ：孔板厚度 e ：圆筒形厚度 β：直径比 d ：孔板开孔直径 ε：流束膨胀系数

（三）、求工作状态下各介质参数。

根据介质工作状态下的绝对压力1p =13.2+0.1=13.3MPa 和温度t=550°C ，查表得 密度1ρ=37.296 kg/m 3，动力粘度1η=31.229*106-Pa ·s ，等熵指数κ=1.30。

1. 求工作状态下管道直径。

根据管道材料12CrMoV 和工作温度550°C ，查表得

管道材料线膨胀系数D λ=3.65*106-1/°C 。计算D t ：

20D D [1t 20

]t D λ=+-（） =221*[1+13.65*106-*(550-20)] =222.60mm 2. 计算常用流量下的雷诺数Re D 。

Re D =

4mch

t q D ηπ

=4*200*10^3/(3600*222.60*10^-3*31.229*10^-6*π)=10.175468*10 3. 选定差压计类型和量程。

差压计量程上限：max p ∆=3*y ω∆=3*6=18kPa 。选取最靠近的差压系列值

取max p ∆ =16kPa 。

差压计类型：EJA130A 谐振式差压变送器。EJA130A 谐振式差压变送器,其量程范围为1～100kPa ，耐静压为32MPa ，变送器差压量程调整在0~21*103

Pa 。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220t/h,所以流量计流量刻度上限q m ax m 定为250t/h 。 验算:

，符合规定。

4. 计算常用流量下的压差值。

3max 6

116100.00120.2513.310p p ∆⨯==<⨯

△P ch =△P m ax 2

max mch m q q ⎛⎫

⎪⎝⎭

=16*103*(200000/250000)^2=10.24*103Pa;

5. 迭代计算β值和ｄ值。

1)

将流量公式24

mch t

q D π

β=

形成一不 变量A

，即：3

1.632821A =

== 1

10.999230p

p τ∆=-

= 2) 设01C =和01ε=。 3) 根据公式

11

n n n A X C ε--=

1/4

221n n n X X β⎛⎫= ⎪+⎝

⎭

ε=0.5

6

0.5100.99650.00653Re D C β⎛⎫=- ⎪⎝⎭

n n n n A X C δε=-

进行迭代计算，从3n =起，n X 用快速弦截法公式 12

11

12

n n n n n n n X X X X δδδ-------=--

进行迭代计算，精度判别公式为/n n E A δ=，设判别条件为5110n E -≤⨯，则n X 、

n β、n C 、n ε、n δ、n E 的结果列于下表中：

当3n =时，求得的E 小于预定精度，因此得

30.924403ββ==

30.994532C C ==

4） 求t d ，得

222.600.924403205.77t t d D mm β==⨯=

6. 验算压力损失。

32.47210ch ch p p Pa

δ=

=

=-⨯ ch p δ为引用误差，此处ch p δ不合理。

分析压力损失不合格原因并重新选取参数。

ch p δ为负值，即β值过大，即X 过大，即A 过大，即p ∆过小，即max p ∆过小，即y ω∆

过小，本题给出的y ω∆=6kPa ，比较小。

重新选取参数max 3.521y p kPa ω∆=⨯∆=，并向上圆整到25kPa ，重新迭代计算，得

3

max 625100.001880.2513.310

p p ∆⨯==<⨯，符合规定。 1.306257A =

0.998797τ=

01

C=

01

ε=

3

0.994566

C C

==

3

0.892317

ββ

==

198.63

t

d mm

=

2.1395

ch

p kPa

δ=-

任然不符合规定。分析原因，

y

ω

∆过小，无法满足符合所给参数的节流装置。7.验算流量。

m t

q d

=

0.997950198.63200000.80/

kg h

⨯=

8.确定

20

d。喷嘴材料为1Cr18Ni9Ti，查表得6

18.210

d

λ-

=⨯，则

()()

206

198.63

196.73

120118.21055020

t

d

d

d mm

t

λ-

===

+-

⎡⎤⎡⎤

+⨯-

⎣⎦⎣⎦

9.确定安装位置。