过程参数与仪表课程设计报告 范文

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：自动1203班

学号：

学生姓名：

指导教师：段泉圣

设计周数：1周

成绩：

日期：2015年01月10日

一、课程设计的目的与要求

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的基本思路、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

已知：被测流体（锅炉给水）及工作压力1p 、工作温度1t ，最大流量max m q 、常用流量mcom q 、最小流量min m q ，管道材料、内径20D ，节流件前后管道及阻流件的情况。给出的限制条件有最小直管段x L L ≤（实际直管段长度）；压力损失max y p p δδ≤。 要求完成以下工作：

（1）选择节流件形式（类型、取压方式）； （2）选择差压计；

（3）计算C 、ε、β、20d ； （4）计算所需最小直管段0l 、1l 、2l 。

（5）计算最大压损max p δ，并验算max y p p δδ≤； （6）计算所设计的节流装置的测量不确定度。

本题的设计要求如下：

2.设计中各参数定义

参数符号

参数含义

C 流出系数 K

相对粗糙度 β

节流件直径比 d

节流件开孔直径 ε 可膨胀性系数 D λ

管道的线膨胀系数

κ

等熵指数

3.具体设计过程

（1）工作状态下各介质参数：

（1.1）根据介质工作状态下表压力19.1P MPa

=,大气压力MP P 1.00=，绝对压力： 109.10.19.2Pa P P MPa

=+=+= 再由介质工作温度t 1=270℃，查表可得工作状态下水的密度3772.389g /m k ρ=，动力粘度698.6110Pa s η-=⨯⋅；

（1.2）根据管道材料为#20钢制作的新的无缝钢管和工作温度270℃，查表得管道材料的线膨胀系数612.7810/C D λ-=⨯。 （1.3）锅炉给水的等熵指数1=κ。

（2）计算工作状态下的管道直径：

根据如下公式计算管道直径：

()t 20D 1120D D t λ=+-⎡⎤⎣⎦

=233× [1+12.786×

10-(270×20)-]=233.744435mm （3）计算常用流量下的雷诺数：

t Re 0.354/D Dch mch q η=

=0.354×220000/(98.61×233.744435-6×10) 3.378809=6×10

（4）差压计的选择

差压计的类型要根据使用条件与测量量精度进行选取。电容式差压变送器稳定性与准确性都较高，因此本题中选择电容式差压变送器检测差压信号。 考虑用户对压力损失的要求，取

5

max 220.610120a

y P p kP δ∆==⨯⨯= 选取最靠近的差压系列值，取max 100P kPa ∆=。由题目要求选用3051CD 电容式差压变送器，其量程范围为~248k Pa （2.48），耐静压值为25MPa ，精度为0.075±，差压计的量程调在30~10010Pa ⨯。

流量指示仪表的刻度上限是有规定的，即为n

11.2,1.6,2,2.5,3,4,5,6,810⨯（，）。本例中最大流量为270t/h,因此流量计的刻度上限q *m max 定为300t/h ； 验算ΔP4=P1-1.3*Ps=9.2MPa-1.3*5.522336MPa=2.020963 MPa

max P ≤4P ,符合规定。

（5）计算常用流量下的差压值

322

h max *3

mmax 22010()()10053777.777778k 30010mch c q P P Pa q ⨯∆=∆=⨯=⨯ (6) 迭代计算β值和d 值

1)求不变量A:

将流量公式：2mch t q 4

D π

β=形成一变量A ，即：

mch 4

0.156193

q A Dt π

=

==

=

2)假定初始值00.5959;1C ε==（由于为液体，故取1ε=为常量），并根据公式逐个计算参数： 3)根据公式 a. n=1:

根据公式n 11

n n A X C ε--=

可得:

100

0.156193

0.2621120.59591

A X C ε=

=

=⨯

根据公式: 21/42

()1n

n n

X X β=+可得: 221/41/4

1122

10.262112()()0.503535110.262112

X X β===++ 对于液体, 可膨胀性系数ε恒等于1。 根据公式：

C =0.5959+0.0312 2.1

β

-0.184

8β+0.00295

.2β

×75

.0Dch 6

Re 10⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+2.2860

()

44

1ββ-D -0.8560D

3

β

由前面可知，Re Dch =3.3788096×10于是根据上述公式求出流出系数600.2937C =。 根据公式：n n n n A X C δε=-就可通过前面确定的参数,,n n n X C ε计算出每一次的n δ。精密度检查：

25110.1561930.2621120.6029371

1.181499101100.355205

A X C A

ε----⨯⨯=

=⨯>⨯

b. n=2: