《過程參數(shù)檢測(cè)及儀表》課程設(shè)計(jì)（綜合實(shí)驗(yàn)）

任務(wù)書一、目的與要求.通過本次課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能在充分掌握本課程基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，鍛煉其綜合所學(xué)知識(shí)，在工程的角度上解決實(shí)際問題的能力。1充分掌握《過程參數(shù)檢測(cè)及儀表》課程的基本原理；1.2具備針對(duì)實(shí)際工程問題，設(shè)計(jì)合理檢測(cè)系統(tǒng)的綜合能力；1.3具備針對(duì)實(shí)際情況，對(duì)所需儀器儀表合理選型的能力；1.4重點(diǎn)掌握節(jié)流變壓降流量測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和具體細(xì)節(jié)。二、主要內(nèi)容流體為過熱蒸汽，最大流量為：qmmax=230x103kg/h,常用流量qmch=200x103kg/h，最小流量qmmin=100x103kg/h；工作壓力13MPa，工作溫度550℃；管道D20=221mm，材料為12CrMoV鋼軋制的新無縫鋼管；允許壓力損失W60kPa;；上游第一阻力件為90。平面彎頭，上游第二阻力件為全開球閥。求：（1）確定節(jié)流件形式；（2）選定差壓計(jì)；（3）計(jì)算B,C,￡,d20；（4）確定最小直管段10，4，l2；（5）計(jì)算壓力損失 ^Wmax并進(jìn)行核算；（6）計(jì)算基本誤差。三、進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）內(nèi)容完成時(shí)間備注1熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容，查閱相關(guān)資料2008年1月12日2具體設(shè)計(jì)2008年1月13日-1月14日3撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告2008年1月15日4答辯2008年1月16日四、設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）成果要求.課程設(shè)計(jì)報(bào)告；.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件的機(jī)械加工圖.五、考核方式答辯學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：年月曰第二類計(jì)算命題一、課程設(shè)計(jì)的目的與要求.通過本次課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能在充分掌握本課程基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，鍛煉其綜合所學(xué)知識(shí)，在工程的角度上解決實(shí)際問題的能力。1充分掌握《過程參數(shù)檢測(cè)及儀表》課程的基本原理；1.2具備針對(duì)實(shí)際工程問題，設(shè)計(jì)合理檢測(cè)系統(tǒng)的綜合能力；1.3具備針對(duì)實(shí)際情況，對(duì)所需儀器儀表合理選型的能力；1.4重點(diǎn)掌握節(jié)流變壓降流量測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和具體細(xì)節(jié)。二、設(shè)計(jì)正文（一）設(shè)計(jì)題目：流體為過熱蒸汽，最大流量為：qmmax=230x103kg/h,常用流量qmch=200x103kg/h，最小流量qmmin=100x103kg/h；工作壓力13MPa，工作溫度550℃；管道D20=221mm，材料為12CrMoV鋼軋制的新無縫鋼管；允許壓力損失W60kPa;；上游第一阻力件為90。平面彎頭，上游第二阻力件為全開球閥。求：（1）確定節(jié)流件形式；（2）選定差壓計(jì)；（3）計(jì)算B,C,￡,d20；（4）確定最小直管段10，4，l2；（5）計(jì)算壓力損失 ^Wmax并進(jìn)行核算；（6）計(jì)算基本誤差。（二）計(jì)算任務(wù)書:序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)值1被測(cè)介質(zhì)名稱過熱蒸汽q〃mchkg/s2流量測(cè)量范圍：正常最大qmmaxkg/s最小qmminkg/s27.783介質(zhì)溫度t。C5504介質(zhì)工作壓力PPa13X1065管道內(nèi)徑（20。C下實(shí)測(cè)值）D20m221X10-36管道材料12CrMoV鋼軋制的新無縫鋼管7管道阻力件上游第一阻力件為同一平面90°彎頭，第二阻力件為全開球閥8正常流量下的允許的壓力損失A①yPa60X1039管道簡(jiǎn)圖1管道同圖：LI L2 I「11 III1_ 節(jié)流件，全開球閥「T—(三)設(shè)計(jì)步驟：1、準(zhǔn)備計(jì)算：(1)根據(jù)鍋爐給水的工作壓力P「13MPa,可計(jì)算鍋爐給水的絕對(duì)壓力P=(2)由正常工作時(shí)的絕對(duì)壓力P=13.1MPa和溫度t=550℃，可從表H-2中可查得：絕對(duì)壓力P=13MPa，溫度t=540℃時(shí)，鍋爐給水的密度為P=37.922kg/m3，絕對(duì)壓力P=13MPa，溫度t=560℃時(shí)，鍋爐給水的密度為P=36.670kg/m3，絕對(duì)壓力P=14MPa，溫度t=540℃時(shí)，鍋爐給水的密度為P=41.152kg/m3，絕對(duì)壓力P=14MPa，溫度t=560℃時(shí)，鍋爐給水的密度為P=39.761kg/m3，經(jīng)線性化計(jì)算得，正常工作情況下，鍋爐給水的密度為P=37.588kg/m3；可從表H-1中可查得：絕對(duì)壓力P=10MPa，溫度t=540℃時(shí)，給水的動(dòng)力粘度為丑=30.59X10-6Pa?s，絕對(duì)壓力P=10MPa，溫度t=560℃時(shí)，給水的動(dòng)力粘度為「=31.38x10-6Pa?s，

絕對(duì)壓力P=15MPa,溫度t=540℃時(shí)，給水的動(dòng)力粘度為丑=30.96x10-6Pa?s,絕對(duì)壓力P=15MPa,溫度t=560℃時(shí)，給水的動(dòng)力粘度為丑=31.75x10-6Pa?s,經(jīng)線性化計(jì)算得，正常工作情況下，給水的動(dòng)力粘度為n=31.73x10-6Pa?s；(3)由管道材料為12CrMoV鋼軋制的新無縫鋼管及工作溫度550℃，可從表中II-3中查得管道材料的線膨脹系數(shù)九=13.65x10-6oC-1；D(4)可由查得相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算D,ReDch,RDmin，計(jì)算公式如下：R =4￡,R =4qDt=D20E1+九0(t-20)］，，—nDn3min—VD^t t,則由程序(程序見附錄)可計(jì)算的：D=0.2226m，Rd卜=1.0016x107，RD.=5.0078x106可見,在最小流量下的雷諾數(shù)R可見,在最小流量下的雷諾數(shù)ReDmin已經(jīng)超過各種形式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件雷諾數(shù)適用范圍的下限。2.選擇節(jié)流件形式，差壓計(jì)類型和量程由于所測(cè)流體為過熱蒸汽，且壓力損失的限制較為嚴(yán)格，故選用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴。差壓計(jì)量程上限APmax按下式進(jìn)行計(jì)算：APA①X60X103=210X103(Pa)maxy—689.5)x103Pa，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.25級(jí)，變送器差壓量程調(diào)整在0——210x103Pa.由于本例最大流量為230t/h，所以流量計(jì)流量刻度上限qmmax定為250t/h.驗(yàn)算APP-二京0黑0=0.016<0.25,符合規(guī)定。， AJL\J\J\J\J\J3、計(jì)算常用流量下的差壓值A(chǔ)PchAP=AP (4mch)2chmaxqmmax由程序算得：APX105Pach4、迭代計(jì)算P值和d值計(jì)算A值：A= 盤h 兀 仁-D：6P1AP(1)計(jì)算程序如下：clear;qch=;qmin=27.78;21;P=;t=550;n=e-006;pzxs=e-006;Dt=D20*(1+pzxs*(t-20))redch=4*qch/(pi*Dt*n)redmin=4*qmin/(pi*Dt*n)pch=210000*(200000/250000)-2A=4*qch/(pi*Dt-2*sqrt(2*P*pch))p1=13100000;k=1.3;c=0.95;e=0.99;X=A/(c*e);P=(1+1/(X"2))"(-0.25);whileabs((A-X*c*e)/A)>5e-5X=A/(c*e);P=(1+1/(X-2))X-0.25);c=0.9900-0.2262*P14.1-(0.00175*P”2-0.0033*-4.15)*(1000000/redch)e=((1-pch/p1)"(2/k)*(k/(k-1)*(1-(1-pch/p1)"((k-1)/k))*p1/pch)*(1-p~4)/(1-endPcem=abs((A-X*c*e)/A)(2)運(yùn)行結(jié)果：redch=1.0016e+007redmin=5.0078e+006pch=1.3440e+005Bm= 0即PC￡精密度檢查：，一:C￡=0A正常流量下的壓力損失A3為chV1-P4-CP2A3=%了———APChI1-P4+CP2ch由程序得計(jì)算結(jié)果為：A3X104(Pa)<A3ch y程序?yàn)椋篜;Jpch=1.3440e+005;wch=(sqrt(1-P14)-c*P~2)/(sqrt(1-P14)+c*P-2)*pch運(yùn)行結(jié)果為：wch=5.0501e+004壓力損失驗(yàn)算合格。20選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼為噴嘴材料，查的九dX10-60C-1，故d pDd=z—t = z t 201+九d(t-20)1+九d(t-20)結(jié)果由程序算出：程序?yàn)椋?;;t=550;a=18.2*10X-6);d=B*Dt/(1+a*(t-20))運(yùn)行結(jié)果為：即d20=(m)按P=，上游側(cè)第一阻力件為90度彎頭，上游側(cè)第二阻力件為全開球閥，從表10-2中可查得：L1=22Dt=22X心4.9m；L2=7Dt=7X心X20Dt=10X心2.3m.噴嘴對(duì)管道相對(duì)粗糙度的限值從表中查得，對(duì)于PX10-4，所以本例中要求10D以內(nèi)管道的絕對(duì)粗糙度K$為K$XX10-4=0.089(mm)新無縫鋼管的絕對(duì)粗糙度K「0.05?1mm,選擇內(nèi)壁光滑的無縫鋼管即能符合粗糙度要求。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)噴嘴，8>0.6時(shí)，里=(2P-0.4)%=0.913%；C3 Ap 1.344x103—s-=2—%=2x %=0.02%；￡ p 13x1063一=±0.1%；d5d=±0.2%；D5-P1二±1.0%；P1差壓變送器為0.25級(jí)，指示儀表為1級(jí)，則5 2210x103,0.252+12,j二_x %=1.074%Ap 3 134.4x103因此TOC\o"1-5"\h\z5 5 5 2p4 5 2 5 15 15—二[()2+(f)2+(--b-)2(D)2+(； 7)2(寸)2+(f)2+(f)qC8 1-p4D1-p4d4AP 4pm 12]0.55 5 5 5 5 5結(jié)果由程序計(jì)算得出：令a=-c-,b=~c=—D,d=寸,e= ,f=fC8Dd AP p1程序?yàn)椋篴=0.009;b=0.0002;c=0.002;d=0.001;e=0.01074;f=0.01;8=0.6565;m=[a"2+b~2+((2*^~4/(1-8"4))"2)*c~2+((2/(1-8運(yùn)行結(jié)果為：即有：m=1=1.19%qm三、課程設(shè)計(jì)（綜合實(shí)驗(yàn)）總結(jié)或結(jié)論通過這次課程設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了預(yù)期目的目，在本次設(shè)計(jì)中的公式較多，計(jì)算量較大，在數(shù)據(jù)計(jì)算中通過選擇運(yùn)用用MATLAB程序，簡(jiǎn)化了運(yùn)算。在本次課程設(shè)計(jì)中，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，加深了對(duì)第二類計(jì)算命題的步驟的理解和應(yīng)用。自己不僅在理論水平上有所提高，更重要的是在實(shí)際工程應(yīng)用方面自己也有了很大的進(jìn)步。在繪制噴嘴剖面圖的過程中，依照算出的數(shù)據(jù)畫出了噴嘴的剖面圖及管道連接圖，學(xué)會(huì)了繪圖軟件VISIO的使用，提高了自己的畫圖能力，而且對(duì)噴嘴的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理有了更好的認(rèn)識(shí)。為在將來的工作中能夠使用所學(xué)的課程知識(shí)打下了基礎(chǔ)，提高了自己實(shí)際工作設(shè)計(jì)的能力。最后，通過這次課程設(shè)計(jì)充實(shí)了自己，在加深了課本知識(shí)的同時(shí)，學(xué)會(huì)Yvisio繪圖軟件的使用方法，而且對(duì)MATLAB軟件的運(yùn)用也更加熟練。四、參考文獻(xiàn)[1]常太華，蘇杰編,李國(guó)光＜＜熱工測(cè)量及儀表課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書＞＞華北電力大學(xué)1999年6月[2]吳永生，方可人＜＜熱工測(cè)量及儀表＞＞.第二版中國(guó)電力出版