计量仪表专业试题题库计算.docx
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计量仪表专业试题题库计算
计量仪表专业试题题库(计算)
五、计算题
1专业基础知识
§1、流量测量仪表
1.有一空气,压力p1=40MPa,温度t1=200℃,试计算该空气的密度?
1。
如按理想气体计算该气体密度,则两者相差多少?
(在t=0℃,p0=1.0133×10Pa下,干空气的密度p0=1.2928kg/m3;当压力p1=40MPa,温度t1=200℃时,空气的压缩系数Z=1.23)5
pT?
解:
该空气的实际密度?
1可按下式计算?
1?
pnT1Z
代入数据:
?
1?
40?
106?
273.15?
1.2928
?
273.15?
200?
?
1.0133?
10?
1.23
T1pn?
239.5kg/m3如按理想气体计算密度,则为?
1?
?
pT
?
1?
3?
294.61kg/m?
273.15?
200?
?
1.0133?
101.2928?
40?
106?
273.15
两密度相比为294.61/239.5=1.23。
即按理想气体求出的密度和实际密度是不同的,它们之比正好是气体的压缩系数。
2.已知饱和蒸汽最大流量为25000kg/h,绝对压力为0.961Mpa,管道内径为200mm,孔板孔径为140mm,流量系数为0.68,以此为条件计算孔板前后的差压。
(已
知M?
0.003999?
d,饱和蒸汽在绝对压力为0.961Mpa时的密度?
1取5kg/m3)
解:
计算差压采用公式?
pmax?
2Mmax
?
0.003999ad?
?
?
12?
式中?
pmax——最大差压,kPa;
Mmax——最大质量流量,kg/h;
a——流量系数;
d——孔板孔径,mm;
?
1——被测流体密度,kg/m3。
已知条件Mmax=25000kg/ha=0.68
D=200mmd=140mm?
?
d140?
?
0.7D200
。
?
1取5kg/m3(饱和蒸汽绝压p1=0.961MPa)
代入公式?
pmax?
250002
?
0.003999?
0.68?
140?
5?
?
2?
?
44.002kPa
3.用孔板和差压变送器测量天然气的流量。
假定孔板的设计条件是:
pd=0.8MPa(绝压);
;ta=20℃。
现差压计的指示td=20℃。
而实际使用的工作条件是:
pa=0.648MPa(绝压)
3值为3000Nm/h,问实际流量是多少(假定气体组分和孔板设计的其他条件均未变化)?
解:
仅考虑压力、温度偏离设计条件时的修正公式为
Qa?
Qd其中Qa、Q分别为实际值和指示值。
d
代入给定数值可得
Qa?
3000?
3000?
0.9?
2700Nm3/h4.某节流装置在设计时,介质的密度为520kg/m3,而在实际使用时,介质的密度为480kg/cm3。
如果设计时,差压变送器输出100kPa,对应的流量为50t/h,则在实际使用时,对应的流量为多少?
(
已知M?
0.003999?
d)
解:
根据以质量流量为单位的基本公式
M?
0.003999?
d
现在除了介质密度以外,其余条件均未改变,所以0.003999?
d
?
设
M实M实?
M现设计介质密度?
设=520kg/m3,实际介质密度?
实=480kg/m3,变送器输出
=50t/h。
100kPa时的设计流量M
所以实际流量M设实为
M实?
?
48.04t/h。
5.某套节流装置蒸汽流量计,原设计蒸汽压力为2.94MPa,温度为400℃。
实际使用中,被
测处蒸汽压力为2.84MPa(温度不变),当流量计指示数为102t/h时,问真正的流量是多少?
(从水蒸汽密度表中查得,2.94MPa、400℃时?
=9.8668kg/m3;2.84MPa、400℃时?
/=9.5238kg/m3)
解:
蒸汽流量计的压力或温度实际值如与原设计值有差别,应当进行修正。
流体流量
/与流体密度有下述关系
M?
M式中
M——从蒸汽流量计上读得的指示数或从流量积算器上读得的质量流量总数;M/——实际质量流量值;
?
——节流装置设计时的流体密度;
?
/——被测流体实际密度。
代入数据:
M/?
102?
102?
0.98246?
100.2t/h
所以真正的流量是100.2t/h。
6.与节流装置配套的差压变送器的测量范围为0~39.24kPa,二次表刻度为0~10t/h。
求:
①若二次表指示50%,变送器输入差压?
p为多少?
变送器输出电流I0为多少?
②若将二次表刻度改为0~.5t/h,应如何调整差压变送器的测量范围?
解:
①流量与差压的关系式为
M?
(K为一常数)
M100%?
?
10t/h
(1)
M50%?
?
5t/h
(1)式比
(2)式
(2)
39.24?
10?
?
?
?
?
5?
2
?
p=9.81kPa
变送器输出电流范围为4~20mA
39.2420?
4?
9.81I0?
4
I0=8mA
②因节流装置及流量特性不变,K仍为原来的常数。
将二次表刻度改为0~7.5t/h,只需将差压变送器的量程压缩即可。
M100%?
?
10t/h(3)
M100%?
?
7.5t/h(4)
(3)式比(4)式39.24?
10?
?
?
?
/?
7.5?
?
p/=22.07kPa
将变送器测量范围改为0~22.07kPa,二次表刻度即为0~7.5t/h。
7.用差压变送器测流量,差压?
p=25kPa,二次表量程为0~200t/h,计数器在满量程时每小时走1000个字,变送器输出电流为4~20mA。
求:
①流量为80t/h、100t/h对应的?
px值和电流值?
②在上述条件下,计数器每小时走的字数和每个字所表示的流量数?
解:
根据差压流量公式
qm?
22?
px?
qx?
?
?
m?
q?
m?
?
q?
?
80?
①?
px?
?
pm?
?
?
25?
?
?
4kPa?
200?
?
qm?
22
I?
?
p?
16mA?
4mA?
6.56mA?
pm
2100?
?
px?
25?
?
?
?
6.25kPa?
200?
I?
?
p?
16mA?
4mA?
8mA?
pm
②设所走的字数为X80:
200=X:
1000
X?
X?
80?
1000?
400字/h200100?
1000?
500字/h200100:
200=X:
1000
每个字所表示的流量数为
200t/h?
0.2t/字1000字/h
8.孔板和差压变送器配套测流体流量,变送器的测量范围为0~80kPa,对应的流量为0~100t/h。
仪表投用后发现,管道内的实际流量很小,变送器的输出只有5.5mA左右。
如果希
望变送器输出在8mA左右,则如何更改差压变送器的测量范围,更改后测得的最大流量是多少?
解:
①变送器输出5.5mA时的差压?
p按公式?
p?
?
pmax
送器的量程差压?
pmax=80kPa,输出电流I0=5.5mA。
故?
I0?
4?
/16已知变
?
p?
80?
5.5?
4?
/16?
7.5kPa
②变送器更改后的量程?
p改因为变送器输入7.5kPa时的输出为8mA,所以
?
p改?
8?
4?
30kPa16
③变送器?
p=30kPa时的流量因为流量和差压的关系为
改
M
所以
?
(K——比例系数)M?
M已知:
Mmax=100t/h;?
pmax=80kPa,?
p=30kPa,所以得变送器量程更改后测得改
的最大流量为
100
?
M=61.23t/h9.一转子流量计用标准状态的水进行标定,量程范围为100~1000L/h,转子材质为不锈钢(密度为7.90g/cm3)。
现用来测量密度为0.791g/cm3的甲醇,问:
①体积流量密度较正系数KQ?
是多少?
②流量计测甲醇的量程范围是多少?
答:
①因为甲醇的粘度与水的粘度相差不大,因为可以用下式计算密度校正系数KQ?
KQ?
?
?
1.14式中?
f
、?
、?
——分别为转子密度、被测液体密度和标定液体的密度。
测水KQ?
?
②量程范围用下式计算
Q测?
KQ?
?
Q水
Q测min?
1.14?
100?
114L/h
Q测max?
1.14?
1000?
1140L/h
所以,量程范围为114~1140L/h甲醇。
10.有一台转子流量计用来测量饱和水蒸汽的流量,工作压力为0.4MPa(表压),当流量计的读数为5000L/h时,饱和水蒸汽的实际流量为多少?
(0.4MPa(表压)下的饱和水蒸汽表可得?
=2.62kg/m3)
解:
根据公式可得M?
可
得M?
5000?
273.7kg/h8,所以饱和水蒸汽的实际流量为29.56
273.78kg/h。
11.有一台LZB型气体转子流量计用来测量氢气流量,工作温度为27℃,工作压力为0.3MPa(表压)。
当流量计的读数为40Nm3/h时,氢气的实际流量是多少(氢气在0℃、1.01325?
105Pa下密度为0.08988kg/m3,空气在0℃、1.01325?
105Pa下的密度,1.295kg/m3)?
解:
根据公式
Q?
Q25其中Q——测量介质的流量换算为标准状态(20℃,1.01325?
10Pa)的流量值,Nm3/h;2
Q1——仪表的读数,Nm3/h;
?
10——在0℃、1.01325?
105Pa下空气的密度,1.295kg/m3;
05?
2——被测介质在0℃、1.01325?
10Pa下的密度,kg/m3;
p2、T2——工作状态下被测介质的绝对温度和绝对压力;
p1、T10——标定状态下被测介质的绝对温度和绝对压力,
p1=0.10132MPa,T10=293K。
将已知数值代入上式
Q2?
Q?
61.196Q
将有关被测介质的数值代入
Q2?
61.196?
?
298.63Nm3/h
12.下图中被校流量计的精度为0.2级,换算系数为0.1L/字。
在流动开始时,流量计的走字数为“241”,标准槽标尺读数Q=30L。
在流动终了时,走字数为“1239”,标尺读数Q12=130L,试问被校流量计是否保持原有的精度等级?
解:
被校流量计累积的流量值为(1239-241)?
0.1=99.8L
由标准槽计量所得数值130-30=100L
因此,基本误差为99.8?
100
100?
100%?
?
0.2%
可见,被校流量计仍能保持原来的精度。
313.椭圆齿轮流量计的测量上限为20m/h。
标定一次表时发现6min累计流量200L,输出
500脉冲,求:
①计算满刻度时的流量的赫兹数?
②校对二次表时(输入赫兹,输出4~20mA),输出为12mA时应加多少赫兹?
解:
①每升的脉冲数ζ
ζ?
F/qV
式中F——脉冲频率,F=500脉冲/360s;
qV——流量,qV=200L/360s。
故ζ?
500200?
2.5脉冲/L满刻度流量的赫兹数为
20?
103LF?
ζqV?
2.5脉冲/L?
?
13.9Hz3600s
②二次表输出12mA时相当满量程的百分数为12?
4?
50%,应加脉冲数为F?
13.9?
0.5?
6.95Hz
14.椭圆齿轮流量计的半月形空腔体积为0.5L.今要求机械计数器末位每跳一个字代表100L,试问传动系统的减速比应为多少?
解:
通过椭圆齿轮流量计的体积流量q为q?
4nV
其中n——椭圆齿轮的转数,转;
V——月牙形计量室的容积,cm3.
因为V=0.5L,q=100L,根据上式可求出相应的n值
n?
q100100?
?
?
50转这就是说,指针每转一周,机械计数器末位每跳一个字,即代表100L,椭圆齿轮要转50周,因此减速比应为1/50.
15.已知通径为50的涡轮流量变送器,其涡轮上有6片叶片,流量测量范围为5~50m3/h,校验单上的仪表常数是37.1次/L,求在最大流量时,该仪表内涡轮的转速是多少?
解:
变送器的输出频率?
为?
=QK
式中Q——流过变送器的体积流量;
K——仪表常数。
∵Q=50m/hK=37.1次∴350?
103?
37.1f?
?
515.28次/s又因为涡轮上有6片叶片,所以涡轮的转速W为
W?
515.28?
6?
85.88次/s。
16.已知柴油的流量计最大量程为Qa=500t/h,求它的体积流量最大是多少m3h?
(柴油密度为?
?
857.0943kgm)
解:
体积流量Q=Qa/?
=500/0.857=583.43mh
17.某节流装置在设计时,介质的密度为520kg/m3,而在实际使用时,介质的密度为480kg/m3,如果设计时,差压变送器输出100KPa对应电流为50t/h,则实际使用时对应流量为多少?
解:
M实33?
M
?
?
48.04?
th?
实际使用时对应流量为48.04(t/h)
18.采用电动差压变送器测量流量,该变送器未设置为开方,测量范围为0-16000Pa,对应的流量为0-600m,求变送器输出为8mA时,差压是多少?
对应的流量是多少?
解:
因为变送器未设置为开方,因此所测的差压与其输出呈线性关系,则在变送器输出为8mA时,差压是38mA?
4mA?
16KPa?
4KPa16mA
由于孔板测量所测压差与其流量的平方呈线性关系,因此对应的流量应为:
600m3h?
300m3
19.某调节阀制造厂给出的可调比R=30,流量系数KV=200,泄漏量等级为Ⅳ级。
现流过此调节阀的介质为常温下的水,阀前后的压差P=100kpa(表压)。
试求:
3①所能控制的最大流量Qmax和最小流量Qmin各为多少m/h?
3②允许泄漏量为多少m/h?
3解:
①根据KV的定义,Qmax=200m/h
因为R?
Qmax200Qmax?
?
6.67m3所以Qmin?
R30Qmin
②此阀的额定容量与KV值相等,而Ⅳ级的泄漏量为其额定容量的0.01%
3故Q泄=200×0.01%=0.02m/h
20.采用电动差压变送器测流量,该变送器未设置为开方,测量范围为0~16000Pa,对应流量为0~600m3/h,求变送器输出为8mA时,差压是多少?
对应的流量是多少?
答:
因为变送器未设置为开方,因此所测的差压与其输出呈线性关系,则在变送器输出为8mA时,差压是8mA?
4mA?
16KPa?
4KPa
16mA
由于孔板测量所测压差与其流量的平方呈线性关系,因此对应的流量应为:
600m3?
300m3h
§2、压力和压差测量仪表
21.一真空压力表量程范围为-100~500kPa,校验时最大误差发生在200kPa,上行程和下行程时校准表指示为194kPa和205kPa,问该表是否满足其1.0级的精度要求?
答:
变差=[△max/(量程上限-量程下限)]×100%=(205-194)/[500-(-100)]×100%=1.83%>1.0%,所以不满足1.0级精度要求。
22.一台1151绝对压力变送器,量程范围为0~80kPa(绝压),校验时采用刻度范围为100~0kPa标准真空压力计,若当地大气压力为98kPa,则当变送器输出为12mA时,真空压力计指示的读数为多少?
答:
设变送器输入压力为P绝时,输出电流为12mA,
则P绝/(80-0)×16+4=12,P绝=40KPa,根据P真空=P大气--P绝=98-40=58KPa,所以真空压力计的读数为58KPa,变送器的输出为12mA。
323.计算下图所示的压力式液位计的调校量程范围及迁移量,已知h1=5m,h2=1m,ρ=1.0g/cm
答:
由图可知,液位计测量量程为:
P=pgh1=1.0×9.8×5=49KPa;迁移量A=pgh2=1.0×9.8×1=9.8KPa,所以仪表调校量程范围为9.8~58.8KPa。
24.一单法兰液位计测量开口容器液位,其最高液位和最低液位到仪表的安装距离分别为
3h1=3m,h2=1m,如下图所示,若所测介质密度ρ=1g/cm,求仪表的量程及迁移量?
答:
由图可知仪表测量的有效量程高度为h1-h2=2m,所以仪表的量程△P=(h1-h2)pg=(3-1)×1×9.81=19.62KPa,当液位最低时,仪表正负压室的受力分别为P+=pgh2=1.0×9.81×1=9.81KPa,P-=0,所以液面计迁移量为P+-P-=9.81-0==9.81KPa(正迁移)
25.用一双法兰变送器测一闭口容器内液位,液面计的零点和量程均已校好,后因维护需要,仪表安装位置下移了一段距离h2=0.5m,如下图所示。
若已知h=5m,h1=1m,容器内介质密度
33ρ1=1.0g/cm,变送器毛细管充油密度ρ2=0.8g/cm,求变送器下移前后零点和量程将怎样变
化?
解:
仪表安装位置下移前,仪表量程为
△P1=p1gh=1.0×9.81×5=49.05KPa,
迁移量为A1为A1=p2gh1-p2g(h1+h)=-p2gh=-0.8×9.81×5=-39.24KPa,所以仪表的调校量程为-39.24—9.81KPa。
仪表安装位置下移后,仪表量程△P2为△P2=p1gh=1.01.0×9.81×5=49.05KPa,
迁移量为A2为A2=p2g(h1+h2)-p2g(h1+h2+h)=-p2gh=-0.8×9.81×5=-39.24KPa,仪表调校量程为-39.24KPa至9.81KPa,即变送器位置下移后其零点和量程不变。
26.现用一单管水银压力计测某空气罐内的压力。
若当地的重力加速度为标准重力加速度(即g=980.665cm/s2),当地环境温度为30℃时,从压力计上读得的表压值为420mmHg,试求罐内的绝对压力是多少mmHg,折合多少Pa?
(标准重力加速度下的大气压为760mmHg,0℃与30℃时,汞的密度分别为13.5951和13.52g/cm3)
解:
罐内绝对压力为
P绝=P大气+P表
=760+420×(13.52/13.5951)
=760+417.68
=1177.68mmHg
1177.68mmHg=1177.68×13.5951×9.80665
=157.011KPa
罐内的绝对压力是1177.68mmHg,约等于157.011KPa。
27.用差压变送器测流量,差压为25Kpa,二次表量程为0-200T/h,差压变送器输出电流为4—20mA,试求流量为80T/h、100T/h时对应的差压值和电流值是多少?
解:
根据差压流量公式:
F2=K×△p
△px/△p=(Fmax/F)2
△px=△p(Fmax/F)2=2500(80/200)2=4000Pa
I=(Fmax/F)×16+4=6.56mA
△px=2500(100/200)2=6250
I=(100/200)2×16+4=8mA
28.如下图所示,有一台差压计测量某贮槽的液位,已知H=5m,h0=1.2m,H0=7.2m,试求:
1.迁移量,并判断是正迁移还是负迁移;2.该变送器量程范围是多少?
(设液位密度ρ=0.96g/cm3)
解:
液位为零时,P0=ρg(h0-H0)=-56.448kPa
为负迁移。
满液位时,P=ρg(H+h0-H0)=-9.408kPa
量程范围为:
-56.448kPa~-9.408kPa
29.有一台气动差压变送器,表量程为25000Pa,对应的最大流量为50t/h,工艺要求40t/h时报警。
问:
(1)不带开方器时,报警设定值在多少?
(2)带开方器时报警信号设定在多少?
解:
(1)不带开方器时对应40t/h流量的差压:
2△P1=25000*(40/50)=16000Pa
对应40t/h流量的输出:
P出1=(16000/25000)*80+20=71.2Kpa
所以:
报警值S=71.2Kpa
(2)带开方器时因为:
△Q=K*△P
对应于40t/h的差压,△P2=25000*(40/50)=20000Pa
对应于40t/h的输出值,P出2=20000/25000*80+20=84Kpa
所以:
报警值S=84Kpa
30.151GP压力变送器的测量范围原为0~100KPa,现零位迁移100%。
则
1.仪表的测量范围变为多少?
2.仪表的量程是多少?
3.输入多少压力时,仪表的输出为4、12、20mA?
解:
仪表的原测量范围为0~100KPa,现零位正迁了100%,所以:
1.测量范围成了100~200KPa。
2.仪表的量程是200-100=100KPa。
3.输入为100KPa时,仪表的输出为4mA。
输入为150KPa时,仪表的输出为12mA。
输入为200KPa时,仪表的输出为20mA。
31.有人在校验1151AP绝对压力变送器时,发现只要通上电源,仪表就有12mA输出。
这种现象是正常的吗(如果仪表的测量范围为50~150KPa绝压,当时的大气压力为100KPa)?
答:
绝对压力变送器测的是绝对压力,该仪表的测量范围为50~150KPa,也就是说:
输入50KPa绝压时,仪表输出4mA;
输入150KPa绝压时,仪表输出20mA。
仪表在大气压力下,即输入的是大气压力100KPa时,仪表的输出为20-4/150-50*(100-50)+4=12mA,现仪表输出正好为12mA,所以是正常的。
32.一台安装在锅炉下方5m处,测量锅炉汽相压力的压力表,测得压力值为500kPa,问锅炉汽相压力实际值为多少?
解:
安装在锅炉下方5m,相当于仪表引入5m的水柱误差,所以实际压力为:
P=P测–P引=500–Hg=500–5×1000×9.807/1000=450.965KPa
33.有一气动差压变送器量程为20KPa,对应流量为40t/h,当流量为30t/h时,差压变送器的输出为多少?
解:
因为流量与差压变送器是平方根关系,所以已知流量求差压变送器用平方(30/40)2×100%=56.25%
差压变送器输出信号:
56.25%×80+20=65KPa
34.一个10M高的装水罐(密度1000kg/m3),变送器安装在罐下半米处,要将净压读数转换为米,如何以kPa为单位设置XD_SCALE?
解:
已知:
ρ=1000kg/m3,g=9.81m/s2
则:
LRV=0.5×9.81×1000=4.905kPa
URV=(0.5+10)×9.81×1000=102.9kPa
XD_SCALE应设置为4.905kPa—102.9kPa
OUT_SCALE应设置为0—10m
35.如图所示,用双法兰式电动差压变送器测密闭容器液位,请计算变送器输出在4mA和20mA时对应的测量值分别是多少?
P?
?
P0?
?
0gh0
?
P?
P?
?
P?
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?
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0gHP?
?
P0?
?
gH?
?
gh0解:
4mA时:
P?
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P0?
?
0g?
h0?
H?
20mA时:
P?
?
P0?
?
0g?
h0?
H?
?
P?
P?
?
P?
?
?
?
?
?
0?
gH
36.生产中欲连续测量液体的密度,被测液体密度在ρmin至ρmax间变化。
请设计一种利用差压变送器来连续测量液体密度的方案,请画出设计草图并回答下列问题:
(1)变送器的量程应如何选择?
(2)迁移量是多少?
(3)列出仪表输出信号P出与液体密度ρ之间的关系式。
解:
(1)变送器量程ΔP=Hρmaxg–Hρming=H(ρmax–ρmin)g
(2)当被测液体密度最低时,变送器正、负压室压力P+、P-分别为:
P+=HρmingP-=h0ρ0g
于是迁移量程ΔP=P+–P-=Hρming–h0ρ0g
当ΔP>
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