優(yōu)秀過(guò)程參數(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告 ( 20132014年度第一學(xué)期)名 稱： 過(guò)程參數(shù)檢測(cè)及儀表 題 目： 第二類命題的計(jì)算 院 系： 控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 段泉圣 設(shè)計(jì)周數(shù)： 一周 成 績(jī)： 日期： 2014年 1 月14日過(guò)程參數(shù)檢測(cè)及儀表課程設(shè)計(jì)一、課程設(shè)計(jì)的目的與要求1.通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，加深自己對(duì)課程中理論基礎(chǔ)的理解，掌握設(shè)計(jì)過(guò)程參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的基本思路、設(shè)計(jì)手段以及設(shè)計(jì)方法。2.掌握節(jié)流變壓降流量測(cè)量系統(tǒng)的組成，各部分功能以及節(jié)流裝置的計(jì)算。3.掌握標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置第二類命題的設(shè)計(jì)與計(jì)算。4.能根據(jù)實(shí)際工程情況設(shè)計(jì)合理的流量檢測(cè)系統(tǒng)。二、設(shè)計(jì)正文1.設(shè)計(jì)題目已知：

2、被測(cè)流體（水蒸氣）及工作壓力、工作溫度 、最大流量、常用流量、最小流量 、管道材料、內(nèi)徑、節(jié)流件前后管道及阻流件的情況。給出的限制條件有最小直管段L （實(shí)際直管段長(zhǎng)度）；壓力損失 要求完成以下工作：（1）選擇節(jié)流件形式（類型、取壓方式）；（2）選擇差壓計(jì)；（3）計(jì)算C 、 、 、； （4）計(jì)算所需最小直管段、 、；（5）計(jì)算最大壓損，并驗(yàn)算 ；（6）計(jì)算所設(shè)計(jì)的節(jié)流裝置的測(cè)量不確定度；本題的設(shè)計(jì)要求如下：序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)值1被測(cè)介質(zhì)名稱過(guò)熱蒸氣2流量測(cè)量范圍最大qmmaxt/h250正常qmcht/h200最小qmmint/h803工作壓力(表壓力)P1MPa2.14工作溫度T13105允許

3、的壓力損失KPa566管道內(nèi)徑（20的實(shí)測(cè)值）D20mm5007管道材質(zhì)A3號(hào)鋼8節(jié)流件材質(zhì)1Cr18Ni9Ti不銹鋼9取壓方式法蘭取壓10節(jié)流件形式標(biāo)準(zhǔn)孔板11管路形式：L0L1L22.設(shè)計(jì)中各參數(shù)定義參數(shù)符號(hào)參數(shù)含義一次裝置流出系數(shù)相對(duì)粗糙度直徑比孔板開(kāi)孔直徑流體膨脹性系數(shù)管道的線膨脹系數(shù)一次裝置的線膨脹系數(shù)等熵指數(shù)3. 具體設(shè)計(jì)過(guò)程：(1)工作狀態(tài)下各介質(zhì)參數(shù)：（1.1）根據(jù)介質(zhì)工作狀態(tài)下表壓力,大氣壓力，絕對(duì)壓力再由介質(zhì)工作溫度t1=310，查表可得工作狀態(tài)下水的密度，動(dòng)力粘度；（1.2）根據(jù)管道材料為3號(hào)鋼制作的新的無(wú)縫鋼管和工作溫度310，查表得管道材料的線膨脹系數(shù)。（1.3）過(guò)熱

4、蒸汽的等熵指數(shù)。(2)計(jì)算工作狀態(tài)下的管道直徑：根據(jù)如下公式計(jì)算管道直徑：Dt= D20 1+D (t1-20)=500× 1+13.60×10-6×(310-20)= 501.97mm(3)計(jì)算常用流量和最小流量下的雷諾數(shù)：根據(jù)如下公式計(jì)算(4)一次裝置的選定： 根據(jù)題中所給出要求，一次裝置的形式為標(biāo)準(zhǔn)孔板，取壓方式為法蘭取壓(5)差壓計(jì)的選擇滿刻度流量值：的確定是根據(jù)用戶給出的最大流量向上圓整到系列值中的臨近值。 本例中最大流量為250t/h,因此流量計(jì)的刻度上限q*m max定為250t/h；型號(hào)：差壓計(jì)的類型要根據(jù)使用條件與測(cè)量量精度進(jìn)行選取。電容式差壓變

5、送器穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性都較高，因此本題中選擇DP1151電容式差壓變送器檢測(cè)差壓信號(hào)。對(duì)應(yīng)的的確定：節(jié)流件形式為標(biāo)準(zhǔn)孔板圓整要求：根據(jù)圓整要求，另，則。參考書(shū)本中附表的內(nèi)容，可選用1151DP電容式差壓變送器，其量程范圍為，耐靜壓值為14MP，精度為，差壓計(jì)的量程調(diào)在。驗(yàn)算：，符合規(guī)定(6)計(jì)算常用流量下的差壓值(7) 迭代計(jì)算值和d值I.求不變量A:將流量公式: 中已知數(shù)移至等號(hào)一邊，形成一變量A ，即：II.假定初始值，并根據(jù)公式逐個(gè)計(jì)算參數(shù)：根據(jù)公式可得:根據(jù)公式: 可得:對(duì)于過(guò)熱蒸汽, 可膨脹性系數(shù)根據(jù)公式： 根據(jù)公式：就可通過(guò)前面確定的參數(shù)計(jì)算出每一次的壓力損失III.按照上述公式進(jìn)行迭

6、代計(jì)算:從起進(jìn)行迭代計(jì)算，用快速弦截法公式:進(jìn)行迭代計(jì)算，精度判別公式為，假設(shè)判別條件為，迭代計(jì)算結(jié)果如下表所示表一:程序迭代結(jié)果n1234X 0.21102300 0.35641639 0.35542690 0.35542335 0.45439609 0.57942164 0.57870722 0.57870465C 0.60165821 0.60390461 0.603899370.603899360.98406156 0.98314151 0.98314879 0.983148820.086082885.89858205×10-42.11187491×10-6 1.0

7、3066943×10-10 E 0.40793127 0.002795231.00077949×10-5 1.03066943×10-10當(dāng)時(shí)，求得的E小于預(yù)定精度，由此可得:IV.求,根據(jù)公式(8)驗(yàn)算壓力損失：根據(jù)公式:壓力損失驗(yàn)算不合格;差壓法流量測(cè)量中不可避免地存在一定的壓損，下圖中的P2-P3為流體通過(guò)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓損：根據(jù)GB2624-93中標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)原理可知，管道流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)孔板的壓力損失為：式中：節(jié)流件內(nèi)徑與管道內(nèi)徑之比d/D； P流量差壓；從上式中不難看出，在一定的流體情況下，差壓P越大，壓損越大;值越小，壓損越大。由于差壓P，直徑比與節(jié)

8、流件的給定參數(shù)、約束條件相關(guān)，例如管道中的流量范圍，工作壓力與工作溫度等。具體的分析過(guò)程如下：從流量q的角度考慮：管道內(nèi)流束的流量直接影響著壓差，適當(dāng)減小管道內(nèi)正常流量，可減小，從而減小壓損從工作壓力的角度考慮：若其他條件不變，提高管道工作壓力，則過(guò)熱蒸汽的密度增大，A值減小，X減小，直徑比值減小，壓損會(huì)相應(yīng)的增加。因此為了減小壓損以符合要求，可適當(dāng)降低管道工作壓力。從工作溫度的角度考慮：其他條件不變，適當(dāng)提高管道工作溫度t，流束密度減小，A值增加，X增加，直徑比值增加，壓損會(huì)相應(yīng)的降低。因此為了減小壓損以符合要求，可適當(dāng)提高管道工作溫度。(9)驗(yàn)算流量：(10)確定：選用的孔板材料為1Cr1

9、8Ni9Ti，溫度t=310，查表可得節(jié)流件線性膨脹系數(shù)根據(jù)公式：(11)確定安裝位置：根據(jù)和管路系統(tǒng)，上游側(cè)第一阻力件為彎頭，上游側(cè)第二阻力件為彎頭，查表可得：標(biāo)準(zhǔn)孔板對(duì)管段粗糙度的限制可由表7-4查出，對(duì)于，采用法蘭取壓時(shí)相對(duì)粗糙度上限值為：，則管壁的絕對(duì)粗糙度應(yīng)滿足：查表可得新的無(wú)縫鋼管的絕對(duì)粗糙度，因此選擇無(wú)縫鋼管能完全滿足管壁粗糙度的要求。(12)計(jì)算流量測(cè)量總不確定度對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)孔板，由，可采用下面的公式計(jì)算不確定度：流出系數(shù)C的不確定度：流束膨脹系數(shù)的不確定度：，置信概率為95%。節(jié)流件孔徑的不確定度：，置信概率為95%管道直徑不確定度：密度的不確定度：假設(shè)溫度，壓力的測(cè)量不確定度為

10、，則差壓的不確定度：選定的差壓變送器為0.2級(jí)，則差壓測(cè)量的不確定度：總的不確定度：4.結(jié)論總結(jié)（1）選擇節(jié)流件形式：標(biāo)準(zhǔn)孔板 法蘭取壓（2）選擇差壓計(jì)：DP1151電容式差壓變送器 精度（3）計(jì)算C 、 、 、 （4） 計(jì)算所需最小直管段、 、 : （5） 計(jì)算最大壓損，并驗(yàn)算 : 驗(yàn)算壓力損失不合格 ，經(jīng)分析通過(guò)以下方式改進(jìn):適當(dāng)減小管道內(nèi)正常流量、適當(dāng)降低管道工作壓力、適當(dāng)提高管道工作溫度（6） 計(jì)算所設(shè)計(jì)的節(jié)流裝置的測(cè)量不確定度：5.用Matlab實(shí)現(xiàn)的源程序：迭代：clc;clearformat longa=0.211023;c=1;e=1;re=6.7481*106;D=501.9

11、7;m=0.0487619;x=a/c/eb=(x*x)/(1+x*x)(0.25)c=0.5959+0.0312*b2.1-0.1840*b8+0.0029*b2.5*(106/re)0.75+2.2860*b4/(D*(1-b4)-0.8560*b3/De=1-(0.41+0.35*b4)*m/1.30q=a-x*c*een=q/ax1=x,q1=q;x=a/c/eb=(x*x)/(1+x*x)(0.25)c=0.5959+0.0312*b2.1-0.1840*b8+0.0029*b2.5*(106/re)0.75+2.2860*b4/(D*(1-b4)-0.8560*b3/De=1-(0

12、.41+0.35*b4)*m/1.30q=a-x*c*een=q/ax2=x;q2=q;n=2;while(abs(en)>1*10(-7) x=x2-q2*(x2-x1)/(q2-q1) x1=x2; x2=x; b=(x*x)/(1+x*x)(0.25) c=0.5959+0.0312*b2.1-0.1840*b8+0.0029*b2.5*(106/re)0.75+2.2860*b4/(D*(1-b4)-0.8560*b3/De=1-(0.41+0.35*b4)*m/1.30 q=a-x*c*e q1=q2; q2=q; en=q/a n=n+1;endn不確定度：format lo

13、ngxl=(0.8)2+(0.195048)2+2*0.57874/(1-0.57874)*(0.1)2+2/(1-0.57874)*(0.05)2+0.25*(0.21)2+0.25x2=sqrt(xl)6.設(shè)計(jì)流程圖已知管道內(nèi)徑，流體性質(zhì)和參數(shù)，流量范圍，工作溫度，工作壓力，壓力損失，管道材質(zhì)，節(jié)流件前后配置等參數(shù)由溫度，壓力查得流束密度，動(dòng)力粘度，計(jì)算最大、最小流量下的的雷諾數(shù)，等熵指數(shù)選取差壓計(jì)，確定最大差壓值，設(shè)定流量計(jì)的刻度上限計(jì)算常用流量下的差壓值求不變量A，設(shè)定C,的初值由書(shū)中公式逐次迭代求出參數(shù)X, ,C,EnEn5×10-10求得參數(shù)，C，壓力損失，流量，d20確定安裝位置，計(jì)算總的不確定度NY三.課設(shè)心得本次課程設(shè)計(jì)是本學(xué)期最后一門(mén)課程設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)對(duì)第二類命題設(shè)計(jì)的計(jì)算，我有以下體會(huì)：在學(xué)習(xí)過(guò)程中要明確對(duì)變量的定義和把握。一個(gè)設(shè)計(jì)命題所涵蓋的變量就需要前后翻找，精確地理解其意義；在計(jì)算過(guò)程中，需要反復(fù)查找附錄中的表格，有的可以線性內(nèi)插，有的不可以線性內(nèi)插。在計(jì)算過(guò)程中，隨時(shí)需要上網(wǎng)查找相關(guān)國(guó)標(biāo)，以求結(jié)果準(zhǔn)確性更高。當(dāng)計(jì)算的壓力損失驗(yàn)算不合格時(shí)，通過(guò)思考找到了分析及改進(jìn)的方式。在驗(yàn)算不合格的初期，總是在疑惑算錯(cuò)了，經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)算，終于體會(huì)到應(yīng)該如何分析。在計(jì)算過(guò)程中，尤其是迭代計(jì)算部分，用到Matlab軟件編程，在計(jì)算不確定