标准节流装置的设计与计算.doc

1、课程设计(综合实验)报告一、课程设计(综合实验)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。二、设计（实验）正文第一类命题：3.已知条件:流体为水，工作压力，工作温度；管道，材料为20号钢新无缝钢管；节流件为法兰取压标准孔板，材料为1Cr18Ni9Ti；差压，求（1）给定差压值下的水流量；（2）计算测量时的压力损失。解：（1） 1)辅助计算工作压力（绝对）：pa=p+0.1=14.7+0.1=14.8Mpa密度的计算查表可知14MPa及15Mpa下的温度为200

2、和220下的水的密度分别为873.94、850.41、874.74、851.21。通过线性计算，可知在绝对压力为14.8Mpa温度为215下的水的密度为856.9325kg/m3 .动力粘度的计算动力粘度的计算查表可是在200及220下的工作压力为10Mpa和15Mpa下的水的动力粘度分别为135.7、137、122.9、124.2。通过线性计算，可知可知在绝对压力为14.8Mpa温度为215下的水的动力粘度为Dt,dt, 的计算查表可知及=/=0.5040 2) 根据题意，题中对直管段、粗糙度无要求。 3）迭代计算流量 将ReD=代入上式可得=0.6027 ReD1=A=4775322.61

3、 再次代入C的计算公式中可得到=0.6029 重复计算得到ReD2=4776907.25 =0.6029这时这时停止迭代C=0.6029所以给定差压值下的水的流量为400738.8114kg/h（2）计算测量时压力损失根据压力损失公式近似计算得所以压力损失为14012.231kPa.第二类命题：8. 已知条件：流体为过热蒸汽，最大流量，常用流量，最小流量；工作压力，工作温度；管道，材料为12CrMoV，新无缝管，允许压力损失；管道阻力件：上游第一阻力件为渐缩管，上游第二阻力件为90平面弯头。（1）确定标准节流件形式；（2）选定差压计；（3）计算；（4）确定最小直管段长度；（5）计算压力损失并进

4、行核算；（6）计算基本误差。解：由题目中要求建立下表：项目符号单位数值被测介质名称过热蒸汽流量测量范围：正常 最大 最小t/ht/ht/h230250100介质工作压力（表压）MPa13.2工作温度t550管道内径（20实测值）mm221管道材料12CrMoV正常流量下允许的压力损失kPa60上游第一阻流件渐缩管上游第二阻流件90平面弯头由以上参数对节流件进行设计（1）确定标准节流件形式 分析:国家标准中目前已经规定的标准节流件有标准孔板、校准喷嘴、文丘里管及文丘里喷嘴。标准孔板的结构简单，加工简单，成本低，但是压头损失大标准喷嘴的压力损失比标准孔板小，可用于测量温度和压力较高的蒸汽、气体流量

5、。但它的价格较高。结论：本题中要求压力损失不高于60kPa所以采用标准喷嘴。分析：角接取压的沿程压力损失变化对差压测量影响较小，对流体的清洁度有一定的要求。法兰取压的制造比较方便但是流出系数与、D和雷诺数有关。结论： 为了保证较好的测量精度觉得采用角接取压方式，由于管道直径不大所以可以采用环式取压方式。（2） 选定差压计分析：差压计的选取主要依靠差压的大小及被测介质压力的大小。同时还需计算差压计满刻度流量值。计算：1） 满刻度流量根据要求所给的最大流量向上圆整到规定系列值中的一个邻近值。规定的流量计满刻度系列值为其中 1 ,1.2 ,1.6 ,2 ,2.5 ,3 ,4 ,5 ,6 ,8；0或者

6、任意正整数或负整数；本设计中，所以选择差压计满刻度流量值为。2）的计算 标准喷嘴差压上限的计算式为选取最靠近的差压系列值，取验算符合要求。确定后，常用流量对应的差压为：结论：根据我国现有的差压计产品综合考虑各参数可选取确度等级为0.2级的1151DP电容式差压变送器，根据，调整量程为，被测介质压力为。（3） 计算计算时，也需要利用相关公式进行迭代计算，在常用流量 和差压下进行，涉及的公式有 1）辅助计算：工作状态下的直径常用流量下的雷诺数计算绝对压力：=13.4MPa 查出流体密度、流体等熵指数=1.32）迭代计算1.求不变量A 2.对于标准喷嘴，可设假设 3.根据以下公式 进行迭代计算，从n

7、=3起，用快速弦截法公式精度判别公式为，假设判别条件为 ，迭代程序见附录。的计算结果如下图所示n1234X0.4599888870.4876016270.4898817460.4898952970.6464497460.6620242070.6632718980.663279296C0.9521715830.9482954670.947972457 0.9479705360.9907566060.9905092040.9904881390.9904880140.0260490380.0019869260.0000117380.000000005e0.0566297120.0043195100.

8、0000255180.000000011当n=4时精度满足要求从表1中可以看到，当时，求得的小于预定精度，因此得 计算算及，可知 喷嘴材料选用1Cr18Ni9Ti，查表得， （4）确定最小直管段长度是上游第一阻流件与第二阻流件之间的直管段，由第二阻流件的形式和=0.7计算按照程参数检测及仪表 中国电力出版社 常太华 苏杰 第二版2009年6月 表7-2中给出的值的一半计算。 是节流件与上游第一阻流件之间的直管段最小长度，有第一阻流件形式和决定。（向上估计为0.7）查表可得 是节流件到下游阻流件直管段的最小长度无论阻流件的形式决定，均取决于值。查表可得 （5）计算压力损失并进行核算对于ISA19

9、32喷嘴，由参考教材式（7-15）可得正常流量下的压力损失近似值 压力损失验算合格。验算流量 （6）计算基本误差对于标准喷嘴，由于，则设,，选定的压差变送器为0.2级，则假设温度，压力的测量不确定度为，则。所以，总不确定度为j=sqrt(0.9265402+0.0248192+(2*0.6632794)/(1-0.6632794)2*0.12+(2/(1-0.6632794)2+1/4*(0.162)+1/4)ans =2.6960基本误差三、课程设计的总结通过本次课程设计我收获了许多课外知识，对课程学习也有了进一步的了解。首先对于有关节流问题的计算有了一些心得，其实节流问题的计算并不是很难，

10、重点在于对题目中各个参数概念的把握，在学习中要注意概念的辨析特别是对于工作压力与绝对压力的区别，对于密度和动力粘度的选取则需要查表及近似估计。迭代部分利用计算机实现，大大加快了运算速度，也提高了准确性。第二类设计问题是比较难的。主要思想是考虑用户的要求，特别是对于流量的要求。节流件、差压计的选取不仅仅依靠计算结果，有许多数据是需要用经验值估计的，在课程设计的过程中感觉元件的选取是比较重要的。关于参数的计算则需要进行编程。一周的课程设计我不仅复习了书本的知识，更深入的了解了节流件的知识及设计问题。受益匪浅。四、参考文献 1苏杰 李国光 过程参数检测及仪表 中国电力出版社, 2012. 附录程序A

11、=0.46ReD=1.1467*107；辅助计算的结果tao=0.98749636i=1;C(1)=1;epsilon(1)=1;E(i)=1；赋初值while E(i)10(-5) i=i+1; if i=3; X(i)=A/(C(i-1)*epsilon(i-1) else X(i)=X(i-1)-(delta(i-1)*(X(i-1)-. X(i-2)/(delta(i-1)-delta(i-2) end beta(i)=(X(i)(2)/(X(i)(2)+1)(1/4) C(i)=0.99-0.2262*beta(i)(4.1)-(0.00175*. beta(i)(2)-0.0033*beta(i)(4.15)*(10(6)/ReD)(1.15) epsilon(i)=sqrt(k*tao(2/k)/(k-1)*(1-beta(i)(4)/. (1-beta(i)(4)*tao(2/k)*(1-tao(k-1)/k)/(1-tao) delta(i)=A-X(i)*C(i)*epsilon(i) E(i)=abs(delta(i)/A)endround(X*10)/1000000;C_final=C(i);beta_final=beta(i);epsilon_final=epsilon(i);dt=Dt*beta_final