过程检测技术及仪表课程设计

过程检测技术及仪表课程设计I目录第1章绪论........................................................................................................................11.1课程设计目的.......................................................................................................11.2课程设计背景知识...............................................................................................11.3实验装置简介.......................................................................................................3第2章温度测量装置选择与误差分析..........................................................................52.1实验管流体进、出口温度测量..........................................................................52.1.1检测方法设计以及依据............................................................................52.1.2仪表种类选用以及设计依据....................................................................62.1.3测量注意事项以及误差分析...................................................................72.2实验管壁温测量....................................................................................................72.2.1检测方法设计以及依据............................................................................72.2.2仪表种类选用以及设计依据...................................................................82.2.3测量注意事项以及误差分析...................................................................82.3水浴温度测量.......................................................................................................82.3.1检测方法设计以及依据.............................................................................82.3.2仪表种类选用以及设计依据....................................................................92.3.3测量注意事项以及误差分析.................................................................10第3章水位测量装置选择与误差分析........................................................................113.1检测方法设计以及依据....................................................................................113.2仪表种类选用以及设计依据.............................................................................123.3测量注意事项以及误差分析.............................................................................12第4章流量测量装置选择与误差分析........................................................................134.1检测方法设计以及依据.....................................................................................134.2仪表种类选用以及设计依据............................................................................134.3测量注意事项以及误差分析............................................................................15第5章差压测量装置选择与误差分析........................................................................165.1检测方法设计以及依据....................................................................................165.2仪表种类选用以及设计依据............................................................................165.3测量注意事项以及误差分析............................................................................17总结................................................................................................................................18参考文献............................................................................................................................19过程检测技术及仪表课程设计-1-第1章绪论1.1课程设计目的针对“应用技术主导型”普通工科高等教育的特点，从工程创新的理念出发，以工程思维模式为主，旨在培养突出“实践能力、创新意识和创业精神”特色的、适应当前经济社会发展需要的“工程应用型人才”。通过在模拟的实战环境中系统锻炼，使学生的学习能力、思维能力、动手能力、工程创新能力和承受挫折能力都得到综合提高。以增强就业竞争力和工作适应力。1.2课程设计背景知识换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化学过程，污垢的存在给广泛应用于各工业企业的换热设备造成极大的经济损失，因而污垢问题成为传热学界和工业界十分关注而又至今未能解决的难题之一。按对沉积物的监测手段分有：热学法和非传热量的污垢监测法。热学法中又可分为热阻表示法和温差表示法两种；非传热量的污垢监测法又有直接称重法、厚度测量法、压降测量法、放射技术、时间推移电影法、显微照相法、电解法和化学法。这些监测方法中，对换热设备而言，最直接而且与换热设备性能联系最密切的莫过于热学法。这里简单介绍污垢监测的热学法中的污垢热阻法。表示换热面上污垢沉积量的特征参数有：单位面积上的污垢沉积质量fm，污垢层平均厚度f和污垢热阻fR。这三者之间的关系由式表示：ffffffm1R过程检测技术及仪表课程设计-2-图1-1清洁和污垢时的温度分布及热阻通常测量污垢热阻的原理如下：设传热过程是在热流密度q为常数情况下进行的，图1-1(a)为换热面两侧处于清洁状态下的温度分布，其总的传热热阻为：cwRR2c1cRU/1（1-1）图1-1(b)为两侧有污垢时的温度分布，其总传热热阻为：ffwfffRRRRR2211U/1（1-2）忽略换热面上污垢的积聚对壁面与流体的对流传热系数影响，则可认为fcfcRRRR2211,（1-3）于是两式相减得：cfUU11RR（1-4）该式表明污垢热阻可以通过清洁状态和受污染状态下总传热系数的测量而间接测量出来。实验研究或实际生产则常常要求测量局部污垢热阻，这可通过测量所要求部位的壁温表示。为明晰起见，假定换热面只有一侧有污垢存在，则有：qTTRRRRUbfsffwcf)(/1,121（1-5）qTTRRRUbcscwcc)(/1,121（1-6）若在结垢过程中，q、Tb均得持不变，且同样假定2f2cRR（1-7）则两式相减有：qTTRcsfsf/)(,1,1(1-8)这样，换热面有垢一侧的污垢热阻可以通过测量清洁状态和污染状态下的壁过程检测技术及仪表课程设计-3-温和热流而被间接测量出来。1.3实验装置简介图1-2多功能动态模拟实验装置外形图如图1-2所示的实验装置是东北电力大学节能与测控研究中心杨善让教授课题组基于测量新技术—软测量技术开发的多功能实验装置。基于本实验装置，先后完成国家、东北电力公司、省、市多项科研项目并获奖，鉴定结论为国际领先。目前承担国家自然科学基金、973项目部分实验工作。1-恒温槽体；2-试验管段；3-试验管入口压力；4-管段出口温度测点；5-管壁温度测点；6-管段出口温度测点；7-试验管出口压力；8-流量测量；9-集水箱；10-循环水泵；11-补水箱；12-电加热管图1-3实验装置流程图过程检测技术及仪表课程设计-4-图1-4实验装置实物图本实验装置的模拟换热器是由恒温水浴作为热源加热实验管段（约2m），水浴温度由温控器、电加热管以及保温箱体构成。水浴中平行放置两实验管，独自拥有补水箱和集水箱，构成两套独立的实验系统。通过平行样实验和对比实验，可以进行：水处理药剂的效果评价；强化换热管的污垢特性；污垢状态下强化管的换热效果评价等等。管内流体一般为人工配制的易结垢的高硬度水或是含有固体微粒等致垢物质。过程检测技术及仪表课程设计-5-第2章温度测量装置选择与误差分析2.1实验管流体进、出口温度测量2.1.1检测方法设计以及依据实验管流体进口温度（20~40℃）、出口温度（20~80℃）。由上述实验装置可知，实验装置的进出口管直径较小，为Φ25mm，故不宜使用体积较大的温度计，否则会增加流动阻力影响流速。而且，温度变化范围在20~80℃之间，水温变化较小，属于低温范围温度测量，所以需要选用精度较高的测温元件。所以所选的测温元件的特点要求结构简单、方便、体积小、灵敏度高。进出口温度可以用同种方法测量，这样可以在求温差时减小误差。综上所述，可以选用热电偶温度计或热电阻温度计进行测量。但是热电偶温度计是中高温区最常用的一种温度检测器。而且，热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时）。而热电阻是中低温区