化工仪表及自动化课堂例题

教材外课堂例题（注：部分例题不需要掌握，所以未列出）

1.某台往复式压缩机的出口压力范围为25～28MPa ，测量误差不得大于1MPa 。工艺上要求就地观察，并能高低限报警，试正确选用一台压力表，指出型号、精度与测量范围。

解 由于往复式压缩机的出口压力脉动较大，所以选择仪表的上限值为 根据就地观察及能进行高低限报警的要求，由本章附录，可查得选用YX-150型电接点压力表，测量范围为0～60MPa 。

由于 ，故被测压力的最小值不低于满量程的 1/3，这是允许的。另外，根据测量误差的要求，可算得允许误差为

所以，精度等级为级的仪表完全可以满足误差要求。至此，可以确定，选择的压力表为YX-150型电接点压力表，测量范围为0～60MPa ，精度等级为级。

2. 如果某反应器最大压力为，允许最大绝对误差为±。现用一台测量范围为0～，准确度为级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求若采用一台测量范围为0～，准确度为级的压力表，问能符合误差要求吗试说明其理由。

解：对于测量范围为0～，准确度为级的压力表，允许的最大绝对误差为 ×% = (MPa)

因为此数值超过了工艺上允许的最大绝对误差数值,所以是不合格的。对于测量范围为0～，准确度亦为级的压力表,允许的最大绝对误差为

MPa

p p 562282max 1=⨯=⨯=316025>%

67.1%100601

=⨯

×% = (MPa)

因为此数值小于工艺上允许的最大绝对误差,故符合对测量准确度的要求,可以采用。

1.某差压式流量计的流量刻度上限为320m 3/h ,差压上限2500Pa 。当仪表指针指在160m 3/h 时,求相应的差压是多少 (流量计不带开方器) 解：由流量基本方程式可知

流量是与差压的平方根成正比的。当测量的所有条件都不变时,可以认为式中的α、ε、F 0、ρ1均为不变的数。如果假定上题中的 Q 1 = 320m 3/h ;Δp 1 = 2500Pa ; Q 2 = 160m 3/h ;所求的差压为Δp 2 ,则存在下述关系

2.通常认为差压式流量计是属于定节流面积变压降式流量计,而转子流量计是属于变节流面积定压降式流量计,为什么

解：差压式流量计在工作过程中,只要节流元件结构已定,则其尺寸是不变的,因此它是属于定节流面积的。当流量变化时,在节流元件两侧的压降也随之而改变,差压式流量计就是根据这个压降的变化来测量流量的,因此是属于变压降式的。

转子流量计在工作过程中转子是随着流量变化而上下移动的,由于锥形管上部的直径较下部的大,所以转子在锥形管内上下移动时,转子与锥)(62525003201602

2

2Pa p =⨯=∆代入上述数据,得 2121p p Q Q ∆∆=121222p Q Q p ∆=∆p F Q ∆=1

02ραε由此得

形管间的环隙是变化的,即流体流通面积是变化的,因此它是属于变节流面积的。由于转子在工作过程中截面积不变,重力也不变,而转子两端的静压差作用于转子上的力恒等于转子的重力,转子才能平衡在一定的高度上,所以在工作过程中,尽管转子随着流量的变化上下移动,但作用在转子两侧的静压差却是恒定不变的,所以它是属于定压降式流量计。

1.用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位,如图所示。已知被测液位的变化范围为0~3m,被测介质密度ρ=900kg/m 3 ,毛细管内工作介质密度ρ0=950kg/m 3。变送器的安装尺寸为 h 1=1m, h 2=4m 。求变送器的测量范围,

并判断零点迁移方向,计算迁移量,当法兰式差压变送器的安装位置升高或降低时,问对测量有何影响

解：当不考虑迁移量时,变送器的测量范围应根据液位的最大变化范围来计算。

液位为3m 时,其压差为

所以液柱压力用H ρg 计算时,只要H 用m,ρ用kg/m 3，g 用m/s 2为单位时,相乘结果的单位就是Pa 。上述计算结果Δp max 为,经过圆整后,测量范围可

图 法兰式差压变送器测液位 ()

Pa g H p 2648781.99003max =⨯⨯==∆ρ

选0～30kPa 。

根据图示,当液位高度为H 时,差压变送器正压室所受的压力p 1为 负压室所受的压力p 2为

因此，差压变送器所受的压差为

由上式可知,该差压变送器应进行负迁移,其迁移量为 h 2ρ0g 。

当差压变送器安装的高度改变时,只要两个取压法兰间的尺寸h 2不变,其迁移量不变。

3.如果用两支铂铑10-铂热电偶串联来测量炉温,连接方式分别如图(a)、(b)、(c)所示。已知炉内温度均匀,最高温度为1000℃,试分别计算测量仪表的测量范围 (以最大毫伏数表示)。

解: (a)由于这时热电偶的冷端均为0℃,每支热电偶对应于1000℃时的热电势可以查得

E (1000 ,0℃) = 9. 585 (mV)

两支热电偶串联,测量仪表所测信号的最大值为

Emax = 2× = (mV)

根据这个数值可以确定仪表的测量范围。

(b)由于这时不仅要考虑补偿导线引出来以后的冷端温度(30℃),而且g

h g H p p 0101ρρ-+=()g

h h p p 01202ρ-+=g

h g H p p p 0221ρρ-=-=

∆

要考虑炉旁边补偿导线与热电偶的接线盒内的温度(100℃)对热电势的影响。

假定补偿导线 C、D与热电偶 A、B本身在100℃以下的热电特性是相同的,所以在冷端处形成的热电势为

E(30 ,0℃) = (mV)

在补偿导线C、D与热电偶的连接处1、4两点可以认为不产生热电势,但在接线盒内2、3两点形成的热电偶相当于热电偶在100℃时形成的热电势,即

E(100 ,0℃) = (mV)

由于该电势的方向与两支热电偶在热端产生的电势方向是相反的,所以这时总的热电势为

E max = 2E(1000 ,0℃) - E(100 ,0℃) - E(30 ,0℃)

= 2× - - = (mV)

根据这个数值可以确定仪表的测量范围。

(c)由于这时两支热电偶冷端都用补偿导线引至远离炉子处,冷端温度为30℃,故总的热电势为

E max = 2E(1000 ,0℃) - 2E(30 ,0℃)

= 2× - 2× = (mV)

4.在上题所述三种情况时,如果由测量仪表得到的信号都是15mV,试分别计算这时炉子的实际温度。

解：在(a)情况时,由于2E(t,0) =15mV,即E(t,0) = ,查表可得实际温度约为℃。