标准节流装置的设计与计算

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1、课程设计报告(2013—2014年度第一学期)课程：过程参数检测及仪表题目：标准节流装置的设计与计算院系：自动化系班级：学号：学生姓名：Acceler指导教师：田沛设计周数：一周成绩：日期：2014年1月15日一、课程设计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、设计正文第一类命题：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1Cr18Ni

2、9Ti；；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）辅助计算：查表得到水和水蒸气密度=856.85kg/，动力粘度=127.3Pa·s，管道线膨胀系数=12.78/℃，节流件线膨胀系数=17.2/℃，可膨胀性系数=1。（2）查表可知，新无缝钢管的绝对粗糙度K=0.05~0.1mm，(K/D)=4.29<4.9，所以直管段粗糙度符合要求。（3）迭代计算水流量：由Stolz方程，得：令式中=，此时流出系数初始值为=0.60274。取精密度判据，利用Matlab进行迭代计算，程序代码如下：A=7912885.84;

3、yita=127.3e-6;b=0.504;Dt=233.58;c0=0.5959+0.0312*b^2.1-0.184*b^8+2.286*b^4/Dt/(1-b^4)-0.856*b^3/Dt;c=c0;z=1;%初值预设whilez>1e-6%迭代计算c1=c;Re=A*c;c=c0+0.0029*b^2.5*(1e6/Re)^0.75;z=abs((c-c1)/c);endcqm=A*Dt*yita*c/0.354迭代2次后，，精密度符合要求。此时C=0.602902，=400721.5kg/h。对于标准孔板，其压力损失的计算式为，

4、将与值代入，得=114.23kPa。答：给定差压值下的水流量约为400721.5kg/h；测量时的压力损失约为114.23kPa。第二类命题：已知条件：流体为锅炉给水，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20号钢新无缝钢管，节流件为角接取压标准孔板，材料为1Cr18Ni9Ti；允许压力损失，上游第一阻力件为全孔球阀，上游第二阻力件为同一平面上两个90°弯头。（1）选定差压计；（2）计算；（3）确定最小直管段长度；（4）计算压力损失并进行核算；（5）计算基本误差。本题设计任务书如下：序号项目符号单位数值1被测流体名

5、称锅炉给水2流量测量范围：常用最大最小qqqkg/hkg/hkg/h1900002300001000003工作温度t°C2154工作压力pMPa155管道内径（20°C实测值）Dmm1996管道材料20号钢新无缝管7正常流量下允许的压力损失kPa401、准备计算根据锅炉给水工作状态下的压力=15MPa和温度t=215°C，查表得流体密度ρ=857.17kg/m,动力粘度η=127.410Pa·s，管道线膨胀系数=12.78/℃，节流件线膨胀系数=17.2/℃。可膨胀系数=1。计算D：计算正常流量和最小流量下雷诺数：Re===2.644×10

6、Re===1.392102、选定差压计由于采用角接取压标准孔板，最大差压的计算为：ΔP≤（2~2.5）ΔP=2=2×40=80kPaΔp=Δp（q/q）=80×10×（）=54.594kPa流量指示仪表的流量刻度上限是有规定的，即为1，1.2，1.6，2，2.5，3，4，5，6，8×10其中n为任意整数。题中最大流量为230t/h，流量计流量刻度上限为=250t/h。故选用1151HP型差压变送器，其量程范围为0～186.8kPa，耐静压为31.5MPa，仪表基本误差为±0.25%。变送器差压量程调整在0～80kPa。3.计算，C，，流量公

7、式：q=εβD，其中q、、D已知，所以不变量A=得迭代方程为：A=，令X==。精密度判据为：=<110。β=，d=βD=Dq=190×10kg／h；D=199.496mm；=857.17kg/m；Δp=54.594kPa计算A值：A===0.1745经以上初步计算后，用Matlab进行迭代计算，程序代码如下：A=0.1745;yita=127.3e-6;Re=2.644e6;i=2;Dt=199.496;xn(1:30)=0;b(1:30)=0;c(1:30)=0;dta(1:30)=0;en(1:30)=1;c(1)=0.5959;%初值

8、预设while(abs(en(i-1))>1e-6)&&(i<4)%开始迭代计算xn(i)=A/c(i-1);b(i)=(xn(i)*xn(i)/(1+xn(i)*xn(i)))