管道湿蒸汽的流量测量开题
上海应用技术学院
城市建设与安全工程学院
学士学位毕业设计(论文)开题报告
业 题目: 管
班 级 学 号 姓 名
指 导 教 师 热能与动力工程 王争 程道来 沈嘉祺
2012年 1 月 11 日
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1 本课题的目的和意义、国1
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GB/T17167-1997 的要求。如不考虑干度,将对测量数据带来很大误差。关于蒸汽的品质问题;不同品质品位的蒸汽不仅热量不同,而且做功能力有很大差异。关于仪
的选型问题;由于蒸汽温度高、流速快、范围度宽、要选择更适合蒸汽检测的
喷嘴。
(3)湿蒸汽流量测量
研究涉及的关键技术
主要有以下几个方面:利用相关软件编程,设计基于热力学方法的管 2
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4) 光学原理:激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。
5) 原于物理原理:核磁共振式、核幅射式等是属于此类原理的仪表(
6) 其它原理:有标记原理(示踪原理、核磁共振原理)、相关原理等。
(2)按流量计结构原理分类
容积式流量计,叶轮式流量计,差压式流量计(变压降式流量计),电磁流量计等
二、差压式流量计组成
差压式流量计由一次装置和二次装置组成(一次装置称流量测量元件,它安装在被测流体的管道中,产生与流量(流速)成比例的压力差,供二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生的差压信号,并将其转换为相
应的流量进行显示(差压流量计的一次装置常为节流装置或动压测定装置(皮托管、均速管等)。二次装置为各种机械式、电子式、组合式差压计配以流量显示仪表(差压计的差压敏感元件多为弹性元件。由于差压和流量呈平方根关系,故流量显示仪表都配有开平方装置,以使流量刻度线性化。多数仪表还设有流量积算装置,以显示累积流量,以便经济核算。
三、差压式流量计特点
(1)应用最多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长。
(2)应用范围广,至今尚无一流量计可与之比拟。
(3)检测件与变送器,显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。
(4)标准型节流装置无须实流校准,即可投用。
(5)这种利用差压测量流量的方法历史悠久,比较成熟,世界各国一般都用在比较
重要的场合,约占各种流量测量方式的70,。发电厂主蒸汽、给水、凝结水等的流量测量都采用这种表计。
(6)孔板计算采用国际标准与加工。
四、差压式流量计的工作原理(文献摘录)
总的说来,差压式流量计的工作基于如下事实:如果流体流经一个收缩(节流)件时,流体将被加速。这种流体的加速将使它的动能增加,而同时按照能量守恒定律,在流体被加速处它的静压力一定会降低一个相对应的值。能量守恒定律告诉我们:在一个封闭的系统中,流体的总能量是一个常数。为进一步定量分析,请参见以下图1
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图1差压式流量计原理
在横截面1处,流体的平均流速是V1,其密度是ρ1,管道在横截面1处的横截面积是A1;当流体流过横截面2时,相应的平均流速是V2,密度是ρ2,横截面积是A2,根据流体流动连续性原理有如下关系式:
V1?A1?ρ1=V2?A2?ρ2………………(1) 如果流体是液体,可认为在收缩前、后其密度不变,即ρ1,ρ2,ρ
所以液体的体积流量:qV,V1?A1,V2?A2…………………(2)
根据别努利方程(能量守恒定律),在水平管道上Z1,Z2,则有如下关系式: >……………………(3)
应用别努利方程和流动连续性原理,在两个横截面上则有如下关系式:
,
由(2)式:V1,………………(4)
将(4)代入(3)式,并整理,则得:
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,则 式中;
根据直径比β的定义:β=,由(2)式 ? ?,这样可推导出以下的理论流量公式:
又由于流出系数C的定义是:C=
实际流量公式:
,最后可得出节流式差压流量计普遍适用的
………………(5)
质量流量qm=qv?ρ1………………(6)
式中:
——被测介质的可膨胀性系数,对于液体=1;对气体、蒸气等可压缩流体,1; qv——流体的体积流量,[m3/s];(工况下流体的体积流量);
qm——流体的质量流量,[?/S];
d——工作状况下节流件的等效开孔直径,[m](对于孔板是孔径,对于文丘得管是喉径,对于VNZ流量计是等效开孔直径);
?P—差压,?P=P1-P2;[Pa];
ρ1——工作状况下,节流件(前)上游处流体的密度,[?/m3];
C——流出系数,[—] 无量纲;
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直径比[—]无量纲。β=d,D。 β——
如果要求有高准确度的测量结果,如要求不确定度是?0.5%的流量值,那么就需要在规定的流量范围和相对应的雷诺数范围内进行校准,即标定出C值。如果?1%到2%的精度是可以接受的,那么对于孔板、喷嘴和文丘利管等标准节流装置可以根据最新国标标准ISO-5167(2003)或我国国家标准来确定C(流出系数值)。
当要求有高精度(约?0.5%)的流量测量结果时,对每一个VNZ流量计都需进行单独校准。通常是在制造厂的标准装置上或在可溯源至国家基准的独立实验室中进行校准C系数的工作。当雷诺数Red等于或大于8000时,VNZ流量计的重复性为0.1%.
五、微计算机化量测系统在测量中应用
图2 微机巡回检测系统
传感器;与被测对象直接发生联系的部分,将被测量按一定规律转换成便于处理和传输
的另一物理量。
变送器;将传感器输出的信号变换成显示装置易于接受的部件
采样器;采集数据
A/D;模/数转换器。因为计算机只认识接受数字信息,所以将变送器传输的模拟量通过
A/D变成对应的数字量
微机;处理数据。 2.2 调研情况
结合专业领域已有的研究成果和数据、材料;学习并实验使用绘图GLE等软件编程;与老师探讨目前研究现状与出现的问题。
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3 本课题的基本内容、重点、难点
3.1 本课题的基本内容
在动力工业中,管内湿蒸汽流量测量对于湿蒸汽的计量、控制、管理有重要的意义。通过文献收集/阅读、课内外理论学习与设计,设计基于热力学方法的管内湿蒸汽流量测量装置。
本课题的重点
本课题的基本内容也即是本课题的难点
3.2 本课题的难点
对本科生是一种挑战,但通过导师指导,完全可以完成。
主要难点表现在:
1)对管内湿蒸汽流量的认识和熟悉;
2)运用GLE等软件编程,流量计选用和各个部件的设计。
4 解决问题的方法、手段、措施等
4.1 拟采取的方法和技术
主要技术:掌握并使用Graphics Layout Engine、Ghostscript等软件
主要方法:计算被测对象流量,根据数据设计装置和绘制图形
4.2 选择的工具
课题选用软件发展简介
(1)Graphics Layout Engine软件发展简介
Graphics Layout Engine是一个图形脚本语言,主要为创建图表、数据和幻灯片而用,支持多种图表类型 (function plots, histograms, bar graphs, scatter plots,
contour lines, color maps, surface plots, ...) ,使用简单,仅需通过一些图形化命令即可。
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(2)Ghostscript软件发展简介
Ghostscript是一套建基于Adobe、PostScript及可移植文档格式(PDF)的页面描述语言等而编译成的免费软件。 Ghostscript是一套与PostScript相容的软体。最初是以商业软体形式在PC市场上发售,并称之为“GoScript”。但由于速度太慢(半小时一版A4),销量极差。后来有心人买下了版权,并改在Linux上开发,成为了今日的Ghostscript。
4.3 工作进度安排
列出此表,作为参考:
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5 论文提纲
主要有以下内容:
(1)中文提要;
(2)英文提要;
(3)目录;
(4)序言或引言;
(5)正文:正确阐述管内湿蒸汽流量测量的意义和目的
列举用于测量湿蒸汽流量测量的一般方法的原理和国内外技术发展状况;
基于工程热力学阐述湿蒸汽热工参数变化的规律,学会相关的编程计算
选择合适的测量方法,阐明其原理和可行性,并给出相关装置的设计
分析该装置的特点,绘制出各个部件图形。
(6)结论;
7)参考文献; (
(8)附录(含编程代码等)。
6 主要参考文献
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[2] 高魁明(热工测量仪表[TK](北京:冶金工业出版社,1989
[3] 程广振(热工测量与自动控制[TK](北京:中国建筑工业出版社,2004
[4] 张东风(热工测量及仪表[TK](北京:中国电力出版社,2007
[5] 刘自放,刘春蕾(热工检测与自动控制[TK](北京:中国电力出版社,2007
[6] 赵恒侠,李玉云(热工仪表与自动调节[TK](北京:中国建筑工业出版社,1996
[7] 张毅(自动检测技术及仪表控制系统[TK](第二版,北京:化学工业出版社,2005
, [8] 姚毅,杨平先,姚娅川(差压式流量计的特点及应用(仪器仪表学报(200526(8)
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[11] R. C. Baker. Flow Measurement Handbook: industrial designs, operating
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[12] The Babcock & Wilcox Company. Steam. Chap 40: Pressure, Temperature,
Quality and
Flow Measurement. 2007:20-24
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[13] W. Wagner, A. Kruse, Properties of Water and Steam, Springer-Verlag, Berlin
1998.
[14] William T. Parry et al., ASME International Steam Tables for Industrial Use,
American
Society of Mechanical Engineers. 2000
指导教师意见:
指导教师: 程道来 沈嘉祺
2011 年 3 月 2 日
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