作业一:节流装置设计

标准节流装置的设计

15计测11班徐颖达 S1502080440

一、任务

已知管道内径D 及管道布置情况、流量范围、被测流体参数如温度t 、压力P 、密度ρ、粘度ŋ、等熵指数k 、管道内壁的粗糙度K / D、材料线膨胀系数λD 和λd 等必要条件，要求设计一个标准节流装置，即进行如下工作：

1) 选择节流件形式和确定节流件开孔直径d ； 2) 选择计算差压变送器量程；

3) 推荐节流件在管道上的安装位置以及计算流量测量总不确定度。二、设计任务书

1) 被测介质 2) 流量范围

过热蒸汽

qm maxmax =250 t / h qm= 200 t / h qm min= 100 t / h

3) 工作压力 4) 工作温度

P = 13.34 MPa（绝对） t = 550 ℃ δp = 59 kPa

D20 = 221 mm（实测） X20CrMoWV121 无缝钢管

5) 允许压力损失 6) 管道内径 7) 管道材料

8) 管道系统布置图：

三、计算步骤

1) 辅助计算

查表得工作状态下过热蒸汽粘度为η=31.83×10−6Pa∙S

，密度为

ρ=38.3475kg/m3，管道的线膨胀系数为D =12.3×10−6mm/℃，取过热蒸汽的绝热指数为k=1.3。 2) 工作状态下的管道直径

D =D20 [1 +λD （t-20）] = 221 [1 + 12.3×10−6×（550-20）] = 222.44 mm 3) 计算雷诺数Re D

Re D = 0.354qm / (Dη) =0.354×200000 / (222.44 ×31.83×10-6) = 107 4) 差压上限

a) 根据用户对压力损失的要求，选用喷嘴

ΔP max = 3δp =3×59 = 177 kPa，取160kPa 。 b) 正常流量下的差压

ΔP = (200 / 250)2 ×160 = 102.4 kPa c) 求不变量A 2

A =

q m 200000

==0. 509974822

0. 004D ∆P ρ0. 004⨯222. 44⨯⨯38. 3475

四、Matlab 程序

A=0.5099748;y=31.83e-6;Re=1e7;i=2;D=222.44; x(1:10)=0; b(1:10)=0; c(1:10)=0; s(1:10)=0; e(1:10)=1;

c(1)=1; %初值预设 while (abs(e(i-1))>1e-8)&&(i

b(i)=(x(i)*x(i)/(1+x(i)*x(i)))^0.25;

c(i)=0.9900-0.2262*b(i)^4.1-(0.00175*b(i)^2-0.0033*b(i)^4.15)*(1e6/Re)^1.15; s(i)=A-x(i)*c(i); e(i)=s(i)/A; i=i+1; end

while abs(e(i-1))>1e-8 %快速弦截法

x(i)=x(i-1)-s(i-1)*(x(i-1)-x(i-2))/(s(i-1)-s(i-2)); b(i)=(x(i)*x(i)/(1+x(i)*x(i)))^0.25;

c(i)=0.9900-0.2262*b(i)^4.1-(0.00175*b(i)^2-0.0033*b(i)^4.15)*(1e6/Re)^1.15;

s(i)=A-x(i)*c(i); e(i)=s(i)/A;

i=i+1; end

dt=b(i-1)*D

五、计算结果

d=153.5781mm，C=0.9405，β=0.6904≈0.7

d20=

d153.5781

==152.1108mm

d六、验证流量

qm==

×0.99382×153.57812 0.004×0.93992

=198967.4358kg/h

max=59.74kPa

δp=

2根据β= 0.7和管路系统，查表可得直管长

l0 = 10D =2.224 m l1 = 36D = 8.008 m l2 = 7D = 1.557 m