1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　( 2013-- 2014年度第 1 學(xué)期)</p><p>　　名 稱：過(guò)程參數(shù)及儀表課程設(shè)計(jì)</p><p>　　題 目：第二類標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置設(shè)計(jì)</p><p>　　院 系：控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院</p><p

2、>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)周數(shù)： </p><p>　　成 績(jī)：

3、 </p><p>　　日期：2014 年 1 月 17 日</p><p><b>　　一、 目的與要求</b></p><p>　　通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生加深課程中基礎(chǔ)理論的理解，掌握設(shè)計(jì)過(guò)程參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的基本思路、實(shí)現(xiàn)手段和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的處理。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，學(xué)生必須掌握節(jié)流變壓降流量測(cè)量系統(tǒng)的組成、各部件的功能；能夠根

4、據(jù)實(shí)際工程情況設(shè)計(jì)合理的流量測(cè)量系統(tǒng)。;.</p><p><b>　　二、 主要內(nèi)容</b></p><p>　　題目要求如下：被測(cè)流體為工業(yè)水，管道材料為20#鋼新無(wú)縫，選用法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板配1151DP電容式差壓變送器。</p><p><b>　　三、計(jì)算過(guò)程</b></p><p>　　第

5、二類命題的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下：</p><p>　　已知：被測(cè)流體及其工作壓力，工作溫度，最大流量、常用流量、最小流量，管道材料、內(nèi)徑、新舊程度，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（實(shí)際直管段長(zhǎng)度），壓力損失。</p><p><b>　　要求完成一下工作：</b></p><p>　　選定節(jié)流件的形式（類型、取壓方式）；&

6、lt;/p><p><b>　　選定差壓計(jì)；</b></p><p><b>　　計(jì)算C、、、；</b></p><p>　　計(jì)算所需要最小直管段，并驗(yàn)算；</p><p>　　計(jì)算最大壓損，并驗(yàn)算；</p><p>　　計(jì)算所設(shè)計(jì)的節(jié)流裝置的測(cè)量不確定度。</p>

7、<p><b>　　四、設(shè)計(jì)步驟</b></p><p>　　1、選定節(jié)流件的形式</p><p>　　節(jié)流件的形式已選定，為法蘭取壓的標(biāo)準(zhǔn)孔板。法蘭取壓的標(biāo)準(zhǔn)孔板，要求孔徑，，直徑比，雷諾數(shù)。</p><p><b>　　2、選定差壓計(jì)</b></p><p><b>　　差

8、壓計(jì)型號(hào)的選定。</b></p><p>　　差壓計(jì)的型號(hào)選擇為1151DP電容式差壓變送器。</p><p>　　差壓計(jì)滿刻度流量值的確定。</p><p>　　將所給的最大流量值進(jìn)行圓整，得。</p><p><b>　　對(duì)應(yīng)的的確定。</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)沒(méi)有對(duì)

9、實(shí)際直管段長(zhǎng)度進(jìn)行要求，并且水為不可壓縮流體，流經(jīng)節(jié)流件時(shí)也不會(huì)發(fā)生汽化，所以只需要從允許壓力損失和滿足最小雷諾數(shù)推薦值兩方面綜合考慮，選取合適的。</p><p>　　對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)孔板，，這里取。</p><p>　　至于的要求，在確定時(shí)，一般不考慮，只需在設(shè)計(jì)計(jì)算完畢后進(jìn)行適用性檢驗(yàn)即可。</p><p>　　通過(guò)以上綜合考慮，得出，選擇最靠近的差壓序列值為=16K

10、Pa，常用流量對(duì)應(yīng)的差壓為：</p><p><b>　　得</b></p><p>　　參考附錄2，可選擇1151DP量程范圍為0~37.4KPa的變送器，儀表基本誤差為，靜壓為14MPa，，所以該儀表滿足使用要求。</p><p><b>　　3、迭代計(jì)算</b></p><p><b&g

11、t;　　輔助計(jì)算</b></p><p>　　查表并計(jì)算得流體的密度為，管道線性膨脹系數(shù)為=11.16x，管道粗糙度為k=0.05mm，流體的動(dòng)力粘度</p><p><b>　　，，</b></p><p><b>　　迭代計(jì)算C、、</b></p><p>　　在常用流量和差壓下，進(jìn)

12、行迭代計(jì)算：</p><p>　　將流量公式的所有已知量放到等式的一邊作為不變量，記為A，即：</p><p><b>　　=0.8735</b></p><p>　　將未知量放在等式的另一邊，所以迭代公式為：</p><p><b>　　計(jì)算中的變量為：</b></p><p&

13、gt;　　在假設(shè)第一個(gè)和之后，就可以根據(jù)上式和流出系數(shù)C及可膨脹系數(shù)的計(jì)算公式進(jìn)行迭代計(jì)算。對(duì)于法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板有：</p><p><b>　??；</b></p><p>　　流體為液體，所以可壓縮系數(shù)。</p><p>　　迭代的精密度判據(jù)為，一般去K=5即可滿足要求。迭代計(jì)算結(jié)束后根據(jù)求得，從而求得節(jié)流件的開孔直徑。</p>

14、<p><b>　　4、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)MATLAB求解（程序見附錄）發(fā)現(xiàn)，超出標(biāo)準(zhǔn)，分析公式：</p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　得： </b></p><p>　　A的值大小直接影響迭代的結(jié)果，并且

15、A的大小與正相關(guān)，所以減小A的值就可以減小。從上式可以發(fā)現(xiàn)A的大小與最大流量、管道工作溫度下的內(nèi)徑、流體的密度和差壓上限有關(guān)。</p><p>　　從最大流量和管道內(nèi)徑的角度考慮：最大流量的降低可以明顯的降低A，但是為了滿足設(shè)計(jì)要求不能更改最大流量。管道內(nèi)徑增大可以極大的減小A的值，可以增大測(cè)量的管段的內(nèi)徑。</p><p>　　從流體密度的角度考慮：若其他條件不變，提高管道工作壓力p，則

16、密度增大，A值減小，直徑比β值減小，壓損會(huì)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；若其他條件不變，適當(dāng)降低管道工作溫度t，流束密度增大，A值減小，直徑比β值減小，壓損會(huì)增加。但是設(shè)計(jì)工作溫度20已經(jīng)不能再降低了，所以如果想通過(guò)改變流體密度來(lái)降低直徑比，最好采用增壓的方法。</p><p>　　從差壓上限的角度考慮：增大差壓上限可以降低A，但是差壓上限提高要求允許的差壓。</p>&

17、lt;p>　　鑒于管道內(nèi)徑、流體流量和工作條件已經(jīng)給定，我建議降低對(duì)差壓上限的要求，適當(dāng)?shù)奶岣咭幌略试S的差壓上限，并且相應(yīng)的修改圓整后的最大壓差上限。</p><p><b>　　5、重新計(jì)算</b></p><p>　　通過(guò)計(jì)算得，當(dāng)最大差壓上限系列值為時(shí)，直徑比β的值為0.6896，可以滿足要求。允許差壓為30KPa~50KPa，下面的計(jì)算以允許壓差為31K

18、Pa進(jìn)行重新計(jì)算得此時(shí)。</p><p><b>　　重新選擇顯示儀表</b></p><p>　　常用流量下的壓差值為：，參考附錄2，可選擇1151DP量程范圍為31.1~186.8KPa的變送器，儀表基本誤差為，靜壓為14MPa，，所以該儀表滿足使用要求。</p><p><b>　　求</b></p>

19、<p><b>　　驗(yàn)算壓力損失：</b></p><p><b>　　驗(yàn)算流量</b></p><p><b>　　t/h</b></p><p><b>　　確定</b></p><p>　　選擇標(biāo)準(zhǔn)孔板材料為1Cr18Ni9Ti，查表得，則

20、</p><p><b>　　確定安裝位置</b></p><p>　　計(jì)算流量測(cè)量總不確定度</p><p>　　對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)孔板，所以流出系數(shù)的不確定度為：；</p><p>　　設(shè)，選定的差壓變送器為0.2級(jí)，則</p><p>　　假設(shè)溫度壓力的不確定度為1%，則。所以總不確定度為：</

21、p><p><b>　　相對(duì)粗糙度檢驗(yàn)</b></p><p>　　<4.0，所以滿足要求。</p><p><b>　　五、課設(shè)總結(jié)</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置計(jì)算中的第二類命題，即：設(shè)計(jì)計(jì)算，需要在給定各參數(shù)的條件下設(shè)計(jì)一套節(jié)流裝置，包括確定節(jié)流件開孔直徑d，差壓變送器量程，安裝

22、位置以及總流量測(cè)量不確定度。在計(jì)算Xn ，βn ，Cn ，εn ，δn ，En的過(guò)程中，我采用了MATLAB編程迭代計(jì)算的方法，嚴(yán)格按照課本的步驟進(jìn)行了計(jì)算，并且在整體計(jì)算過(guò)程中加深了對(duì)命題的理解。</p><p>　　節(jié)流式流量計(jì)是目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一類流量測(cè)量裝置，可以用來(lái)測(cè)量氣體、液體和蒸汽的流量。火電廠中，給水流量、蒸汽流量都采用這種方法進(jìn)行測(cè)量。因節(jié)流式流量計(jì)無(wú)可動(dòng)部件，因此可靠性高，可測(cè)高壓

23、力、高溫度的流體，而其他流量計(jì)都因此不能適用。</p><p>　　通過(guò)這次課設(shè)，深深體會(huì)到了理論與實(shí)際計(jì)算的差別，平時(shí)只是背一些理論，真正設(shè)計(jì)一件設(shè)備的時(shí)候要考慮的因素有很多。一個(gè)參數(shù)錯(cuò)誤，都有可能導(dǎo)致之后的運(yùn)算全部無(wú)效。如果在生產(chǎn)實(shí)際中參數(shù)計(jì)算錯(cuò)誤，致使加工出來(lái)不能正常使用，就有可能造成巨額損失。為此，我們應(yīng)該在掌握牢固基礎(chǔ)理論的情況下，更多的參與一些實(shí)際問(wèn)題設(shè)計(jì)，理論與實(shí)際相結(jié)合，同時(shí)在工作過(guò)程中要謹(jǐn)小慎微

24、，仔細(xì)調(diào)節(jié)每一個(gè)參數(shù)使其正確。</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　MATLAB 迭代程序</p><p>　　format long</p><p>　　D20=0.175; </p><p>　　LD=11.16*10^

25、-6;</p><p><b>　　t=20;</b></p><p>　　Dt=D20*(1+LD*(t-20));</p><p>　　Qmch=300*1000/3600</p><p>　　Qmmax=400*1000/3600;</p><p>　　Qmmin=80*1000/3600;

26、</p><p>　　P1=998.76;</p><p>　　Pmax=100000;</p><p>　　Pch=(Qmch/Qmmax)^2*Pmax</p><p>　　niandu=1002.6*10^(-6);</p><p>　　ReDch=4*Qmch/(pi*niandu*Dt);</p>

27、<p>　　ReDmin=4*Qmmin/(pi*niandu*Dt);</p><p><b>　　%迭代計(jì)算</b></p><p>　　A=4*Qmch/(pi*Dt^2*sqrt(2*P1*Pch))</p><p><b>　　C=1;</b></p><p><b&g

28、t;　　E=1;</b></p><p>　　while E>1*10^-10</p><p><b>　　X=A/C;</b></p><p>　　beta=(X^2/(1+X^2))^0.25;</p><p>　　C=0.5959+0.0312*beta^2.1-0.184*beta^8+0.00

29、29*beta^2.5...</p><p>　　*(10^6/ReDch)^0.75+2.2860*beta^4/(Dt*1000*(1-beta^4))...</p><p>　　-0.8560*beta^3/(Dt*1000);</p><p>　　E=abs(1-X*C/A);</p><p><b>　　end</b

30、></p><p><b>　　%驗(yàn)算</b></p><p>　　py=(sqrt(1-beta^4)-C*beta^2)/(sqrt(1-beta^4)+C*beta^2)*Pch</p><p>　　dt=Dt*beta</p><p>　　Qm=0.004*C*(dt*1000)^2*sqrt(Pch*P1