吴贤良过参课设

《过程参数检测及仪表》课程设计任务书一、目的与要求本课程设计为检测技术与仪器、自动化专业《过程参数检测及仪表》专业课的综合实践环节。通过本课程设计，使学生加深过程参数检测基本概念的理解，掌握仪表的基本设计方法和设计步骤。二、主要内容通过本门课程设计，使学生了解流量测量的基本原理，流量仪表的基本结构，掌握节流式流量计的设计方法和一般设计步骤。三、进度计划序号设计内容完成时间备注1选定所设计的节流式流量计的设计题目，查阅相关技术资料2007年1月22日2分析计算，确定设计方案2007年1月23日3绘制节流件的机械设计图纸2007年1月24日4撰写设计说明书2007年1月25日5提交设计图纸和设计说明书，并答辩2007年1月26日四、设计成果要求提交设计图纸及设计说明书五、考核方式答辩学生姓名：指导教师：年月日课程设计报告(2006--2007年度第一学期)名称：过程参数检测及仪表题目：节流变压降流量测量系统设计院系自动化系班级：自动化042学号：200402020227学生姓名吴贤良指导教师：金秀章设计周数：一周成绩：日期：2007年1月26一、课程设计的目的与要求本课程设计为检测技术与仪器、自动化专业《过程参数检测及仪表》专业课的综合实践环节。通过本课程设计，使学生加深过程参数检测基本概念的理解，掌握仪表的基本设计方法和设计步骤。通过本门课程设计，使学生了解流量测量的基本原理，流量仪表的基本结构，掌握节流式流量计的设计方法和一般设计步骤。二、设计正文一）设计题目：流体为过热蒸汽；最大流量hkgqm3max10230；常用流量hkgqmch310180；最小流量hkgqm3min1080；工作压力MPaP7.9；工作温度Ct510；管道mmD21720，材料为TiNiCr9181新无缝管；允许压力损失kPa50；管道阻力件；上游第一阻力件为全开闸阀，上游第二阻力件为90平面弯头。要求设计标准节流装置测流量。二）设计任务书：序号项目符号单位数值1234567被测介质名称流量测量范围:正常最大最小介质温度介质绝对压力管道内径（o20C下实测）管道材料正常流量下允许压力损失mchqmaxmqminmqt1p20DΔyKg/hKg/hKg/hCMPammPa过热蒸汽180000230000800005109.72171Cr18Ni9Ti500008管路简图：解：1．准备计算：介质的绝对压力即为工作压力：MPaP8.9，Ct510查表并计算可得：31mkg29.3515动力粘度：sPa-61029.306同时查得：161002.18CD，16108.201Cd计算得出：mmtDDDt94.218)]20(1[20计算正常流量和最小流量下的雷诺数：663109272.9360010306.291094.21818000044tmcheDchDqR663minmin104121.4360010306.291094.2188000044tmeDDqR可见，在最小流量下的雷诺数mineDR已经超过各种形式标准节流件雷诺数适用范围的下限。在不同流量下，雷诺数eDR不同，原则上说C值数值亦不同，只是在高雷诺数下流量对C值的影响较小而已，并且在不同流量下，输出差压P亦不同，因而也不相同，而一般流量计分度时是将他们作为常数的，因而为了保证在正常流量下有较高的测量准确度，计算中应按正常流量下的雷诺数和P来确定C值和值。2．选择节流件形式、差压计类型和量程：由于所测流体为过热蒸汽，且压力损失要求比较的严格（kPay50）,故选用标准喷嘴。差压计类型根据投资费用和准确度要求选取，本题选用准确度等级为25.0的电容式差压变送器。选择差压计量程的原则是，在保证压损不超过允许y的条件下，选用较大的差压计量程上限，从而使值较小，并尽可能使在6.0~5.0范围内最好。由于本题最大流量为：hkg310032，可选用1151DP电容式差压变送器，其量程范围为Pa81.9)3810~635(，耐静压为MPa14。变送器差压量程调整在Pa310260~0。流量指示仪表的刻度上限流量是有规定的。本题中最大流量为230t/h，所以流量计流量刻度上限：hkgqm3max10250，验算25.00265.0107.91026063maxPP，符合规定。3．计算常用流量下的差压值：PaqqPPmmchchi134784)5.28.1(*10*260)/(232maxmax4．迭代计算20dC、、、的值：其中迭代公式如下：chtmchpDqA242iiiCAX25.02)11(iiX15.1615.421.4)10(*)0033.000175.0(2262.09900.0DcheiiiiRC21241412]})1(11][)1(1)[1()1{(ichiiichichichiPPPPPPPP由于介质为过热蒸汽，依题意，可假设96.00C，99.00经计算得C=0.9462,=0.9806迭代过程由MATLAB中的程序实现，程序及运行结果见附录。最后得结果为：C=0.9452,=0.9815，=0.6736，5．验算压力损失：正常流量下的压力损失为：chchPCC242411这一步也是在MATLAB中运行得到的Δy＝47193Pa50000Pa,压力损失验算合格。6．确定20d：选用TiNiCr9181不锈钢为喷嘴材料，查得16108.201Cd)20(1)20(120tDtdddtdt，经计算20d=146.17mm7．确定直管段长度和对管道粗糙度的要求：按=0.7，上游侧第一阻力件为全开闸阀，上游侧第二阻力件为90弯头，查表得：上游侧最小直管段长度：mmDl5.44.421894.020201下游侧最小直管段长度：mDl6.121894.0772上游侧第一阻力件和上游侧第二阻力件间的最小直管段：mDDl3.121894.0141428210喷嘴对管道的相对粗糙度的限值可从表查得：对于7.0，管道相对粗糙度限值为4100.4，所以要求节流件10D以内管道的绝对粗糙度sK为：)(086.0100.4218.944mmKs新无缝钢管的绝对粗糙度：mmKs1.0~05.0。选择内壁光滑的无缝钢管即能符合粗糙度要求。8．计算流量测量的基本误差：对于标准喷嘴，当6.0时：%59.0)%4.07366.02()%4.02(CC%03.0%108.91347842%26pp%1.0dd%2.0DD%0.1所选差压变送器为0.25级，指示仪表为0.5级，则：%72.0%1347845.025.01026032223pp得流量的不确定度（式中所有的不确定度的执行概率均为95%）：%16.1])(41)(41)()12()()12()()[(2/122224224422PdDCqPdDcmqm三、课程设计总结或结论通过这次的课程设计，我更加深入的了解了节流变压降流量计的工作原理，也加深了对节流件的认识，同时也熟悉了标准节流装置的设计方法和一般计算步骤。在这次的课程设计中比较困难的就是设计过程中的迭代计算，开始我准备用手算，算了几次觉得太繁琐也容易出错，后来和同学商量用MATLAB编了一个可以用于迭代计算的程序，通过MATLAB可以实现其功能，大大简化了计算过程，也大大提高了计算的准确性。这次课程设计有作图，虽然有点生疏，但通过简单的复习，基本掌握了作图的方法。虽然有点现学现用的成分，但是即完成了课程设计又巩固了以前所学内容，也不失为一件美事。没做课程设计之前，觉得课程设计很难，有了前两次的经验，这次做起来就得心应手了，课程设计不仅仅是简单的作业，它是考验学生对所学知识的综合应用程度，也有利于我们对知识有一个系统的认识，以后用起来也更熟练。四、参考文献[1]吴永生方可人《热工测量及仪表》中国电力出版社1981年3月第一版1998年3月第一次印刷[2]常太华苏杰李国光《热工测量及仪表课程设计指导书》华北电力大学出版社1999年6月第一版1999年6月第一次印刷[3]何铭新钱可强《机械制图》高等教育出版社2004年1月第五版2004年4月第二次印刷附录（设计流程图、程序、表格、数据等）1.迭代程序：p1=9800000;rou=29.3515;yita=29.306;k=1.3;ld=0.00001820;c=0.95;eps=0.99;x=1;d20=0.217;t=510;qch=180000;qmin=80000;pw=50000;dt=d20*(1+ld*(t-20))redch=4*qch/(3.14*dt*yita*3600*10^(-6))redmin=4*qmin/(3.14*dt*yita*3600*10^(-6))pmax=5.2*pwpmax=260000pch=pmax*(1.8/2.5)^2a=qch*4/(3600*3.14*dt^2*(2*rou*pch)^0.5)whileabs((a-x*c*eps)/a)0.00005x=a/c/epsbeta=(1+1/x^2)^(-0.25)c=0.99-0.2262*beta^4.1-(0.00175*beta^2-0.0033*beta^4.15)*(1000000/redch)eps=((1-pch/p1)^(2/k)*(k/(k-1))*(1-(1-pch/p1)^((k-1)/k))*p1/pch)*((1-beta^4)/(1-beta^4*(1-pch/p1)^(2/k)))^0.5endbetacepswch=((1-beta^4)^0.5-c*beta^2)/((1-beta^4)^0.5+c*beta^2)*pch2.运行结果：dt=0.2189redch=9.9272e+006redmin=4.4121e+006pmax=260000pmax=260000pch=134784a=0.4724x=0.5023beta=0.6700c=0.9462eps=0.9815x=0.5087beta=0.6733c=0.9453eps=0.9815x=0.5092beta=0.6736c=0.9452eps=0.9815x=0.5092beta=0.6736c=0.9452eps=0.9815beta=0.6736c=0.9452eps=0.9815wch=4.7193e+0043.迭代求值流程图：已知：管道材料及管道布置情况，内径D20，流体性质，温度，工作压力，流量范围.由条件查表得1，，k,D.根据Dt=D20[1+(20)Dt],4RmcheDchtqD,minmin4eDqRDt求出：Dt，ReDch，RmineDminmaxP3.5求出yP2maxmax()mchchmqppqchtmchpDqA24211iiiAXC0.2521(1)iiXiCichPCC242411y并且：510*5AiXiCiA计算20d，L1,L2,L0,Ks,2/122224224422])(41)(41)()12()()12()()[(PdDCqPdDcmqm假设0c，0i+1否是是