过程装备控制技术及应用习题及参考答案(6)

解：如图所示：1－1截面压力相等，即：

P水??水g(h1?h2?h3)= Pa??水银gh3 ∴表压

P表?P水?Pa??水银gh3??水g?h1?h2?h3??13.6?103?9.8?0.14?1?103?9.8??1.5?0.08?0.14??1803.2Pa

17．四个应变片R1，R2（在上面），R3,R4（在下面）如图3－81所示贴于梯形片簧，片簧以悬臂形式固定。

（1）画出应变片接成直流气桥形式的电路图；

（2）当片簧受力P的作用时，贴片处产生350με的应变，供桥电压10V，2，求电桥输出。 R1?R2?R3?R4?，应变片灵敏系数为R参考：化工测量及仪表 范玉文主编P31 图3－81

输出电压：

u0?R1R2?R1?R2?R4?R3(???)u

(R1?R2)2R1R2R4R3?R1?R2?R3?R4?R

R2?R1??R2??R4??R3u0?()u 24RR?u?R1??R2??R4??R3() 4R

18.液体式压力计有哪些主要类型？试分析其误差

答：液柱式压力计主要有：U型管压力计，单管压力计和微压力计。

以U型管压力计：误差产生主要有以下几方面：a 读数误差，消除视察。b温度变化产生液体ρ变化，产生测量误差，故须修正。 c 安装误差：当U型管安装不直时会产生安装误差。 d 毛细现象，修正

19．试述弹簧管压力计弹簧管结构特点与测压原理。

答：弹簧管压力计由弹簧管压力感应元件和放大指示机构两部分组成，前者是弯成圆弧状的空心管子，一端固定（作为压力输入端）；另一端自由，作为位移输出端，接放大指示机构。其它是由拉杆，齿轮及指针组成。

测压原理：在弹性范围内，弹簧管自由端的位移与被测压力之间近似线性关系，即通过测量自由端的位移，可直接测得相应的被测压力大小。

20．已知被测压力在范围0.7~1MPa内波动，要求测量的绝对误差不得超过0.02MPa，试选定弹簧管压力的量程和精度等级。可供选用的压力计量程系列为：0～0.6MPa; 0~2.5MPa. 11s?Mmins?0.733

22M?ss?1 max33故选用0～1.6MPa 精度等级： ?

21．转子流量计显示流量的形式有几种，是如何分度的。

答：转子流量计显示流量的形式有3种，一种是玻璃转子流量计，其锥型管是电玻璃制成，并在管壁标有流量刻度，直接根据转子的高度进行读数；另一类为电运转转子流量计，即将转子的位移信号转变为电信号；另一种为气动运转式转子流量，将转子的位移信号变为压力信号，进行远距离传送。

22．标准节流装置有哪几部分组成，对各部分有哪些要求？

s?2.1MPas?1.5MPa0.02??100%?1.25max1.6故选用精度等级为1级的量程为0~1.6MPa的仪表。

答：标准节流装置有：节流元件，取压装置和前、后管道三部分组成。标准节流装置的设计、加工、安装和使用都有规定的技术要求，规定和数据，可参见GB/T 2624

23．试比较节流装置与转子流量计在工作原理与使用特点上的异同点。 答： 节流工作原理 利用节流元件前后的差压与流速之间的关使用特点 使用已标准化、系列化，使用范围：管径为50～1000mm，测量范围1.5~100000m3/h，但使用产生的压力损失大，精度±1～2% 转子流量计 基于力平衡原理，利用锥形管内的转子把流使用已系列化，测量时若体的流速转换成转子的位移，进而获得被测介质变化，应修正，可测流量的大小。 相同点：都是测流速然后得流量。 小流量，结构简单，维修方便，压力损失小。缺点：机械传逆信号，仪表性能和准确度难以提高，转子易卡死，测量管径范围4~150mm,测量范围：0.001~3000m3/h, 精度±1~2.5% 24．从涡轮流量计得基本原理分析其结构特点，输出信号方法和使用要求。 答：涡轮流量计得基本原理：流体对置于管内涡轮得作用力，使涡轮转动，其转动速度在一定流速范围内与管内流体得流速成正比。其结构主要由：涡轮、导流器、磁电转换装置，外壳以及信号放大电路等部分组成。

输出信号方法：将叶轮转动时得转速转换成脉动电信号输出，经进一步放大整形后获得分拨信号，对其进行脉冲计数和单位换算可得到积累流量；通过频率

装置 系，获得被测流量的大小 ——电流转换单元可得到瞬时流量。使用要求：①仅适用洁净得被测介质，通常在涡轮前要安装过滤装置；②流量计前后需由一定的直管段长度，③流量计的转换系数?一般在常温下用水标定的，当介质的密度和粘度发生变化时需重新标定或进行补偿。

25．已知：流体为过热蒸汽，工作压力P＝14MPa，工作温度t＝550℃；管道D20＝221mm, 材料X20CrMoV21无缝管，节流装置为角接标准喷嘴，材料为1Cr18Ni9Ti，d20＝148.74mm；差压0p=100.42 KPa，求： （1）在假定0p下的蒸汽流量； （2）计算测量时的压力损失。

解：计算参考《过程控制检测技术与仪表》 杜维主编?p81。 查附数据表可得管道材质和孔板材质的热膨胀系数为：

?d?18.20?10?6/C0 ?D?12.30?10?6/C0

则工作状态下管道内径为

D?D20??1??0?t1?20????6?221?1?12.30?10??550?20????

?222.4mm电表2－5查得管道内壁粗糙度k＝0.7 则:

K0.7??0.03125 D22.4d?d20??1??d?t1?20????6?148.74?1?18.2?10?550?20????

?150.17mm??d150.77??0.675 0.44???0.8 2?104?Re?107 D222.461.15?10?C?0.9900?0.2262?4??0.00175?2?0.0033?4.5?????Re??0.9447

在工作压力下P?14MPa?1.4?107Pa,t1?550C0 过热蒸汽?1?1.5kg/m3 ?1?0.5Pa.s

???1??K?1?4K??1????K????2?等熵指数?x?1?1??? 4x???1????????2x12?P100.42?103其中??1??1??0.993 7P1.4?101因为??0.99

A0??4d2??4?150.172?1770.56mm2

qm?CqA01??42?1?P?

?p?

1??4?C?21??4?C?2?P?

26.已知：流体为水，工作压力p＝14.71MPa，工作温度t＝215℃；管道D20＝233mm，材料20号无缝钢管；截流装置为法兰标准孔板，材料为1Cr18Ni9Ti。d20＝117.34mm，差压Δp＝156.91KPa. 求：（1）在给定的Δp下的流量qm

（2）测量时的压力损失。

解：?D?12.78?10?6/C0 ?d?17.20?10?6/C0

?6D?D20?1?12.78?10??215?20???1??D?t1?20????233???

?233.6mm?6d?d20?1?17.20?10??215?20???1??d?t1?20????117.34???

?117.7mm??d117.7??0.504 D233.60.762.182.5?10?C?0.5959?0.0312??0.1840??0.0029???R?e???12.28640.85603??1??4???DD液体 ?=1, A0=?4d2?10874.83mm

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