热工计算题30道概论.docx
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热工计算题30道概论
1.某人将镍铬-镍硅补偿导线极性接反。
当炉温控制于800℃时。
若热电偶接线盒处温度为50℃,仪表接线端子温度为40℃,测量结果和实际相差多少?
答案:
如补偿导线接反,则仪表的电势为
E(800、40)=E×(800、0)-E(50、0)-[E(50、0)-E(40、0)]
=33.28-2.02-2.02+1.61
=30.85mV
但仪表示值仍按正常接法指示,即
E(800、40)=E(t、0)-E(40、0)=0
于是得30.85=E(t、0)-1.61
E(t、0)=32.46mV
查得t=780℃
即比800℃指示低20℃
2.一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?
答案:
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。
3.一台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?
答案:
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。
4.计算如图下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/cm3
答案:
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。
5.一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h1=3m,h2=1m,如下图所示,若所测介质密度ρ=1g/cm3,求仪表的量程及迁移量?
答案:
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)
6.某套节流装置蒸汽流量计,原设计的蒸汽压力为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,求实际流量为多少吨/小时?
(水蒸汽密度表:
2.94MPa、400℃时ρ=9.8668kg/m3;2.84MPa、400℃时ρ=9.5238kg/m3)
答案:
M实际=M设计×SQRT(ρ实际÷ρ设计)
=102t/h×SQRT(9.5238÷9.8668)
=102t/h×0.9825
=100.2t/h
所以:
真正的流量是100.2t/h
47.如图所示,分度号K的热电偶误用了分度号E的补偿导线,但极性连接正确,则仪表指示如何变化?
已知t=500℃,t0‘=30℃,t0=20℃。
答案:
若错用了补偿导线,则根据中间温度定则,热偶电势为
E=EK(t,t0‘)+EE(t0‘,t0)
=EK(500,30)+EE(30,20)
=EK(500,0)–EK(30,0)+EE(30,0)-EE(20,0)
=20.640-1.203+1.801-1.192
=20.046mV
若用正确的补偿导线,则和温度t0‘无关,热偶电势为
E=EK(t,t0)
=EK(500,20)
=EK(500,0)–EK(20,0)
=20.640-0.798
=19.842Mv
两者相比,由于补偿导线用错,二次仪表的指示偏高。
8.锅炉上水流量孔板的满量程为25t/h,差压上限为40kPa,现差压变送器输出16mA,请问此时的流量显示应为多少?
答案:
解1:
25=K√40;K=25/√40
(8-4)/20-4)=4/16=1/4;1/4×40=10kPa
F’=25/×√10=25/2=12.5(t/h)
解2:
F=25×√(8-4)/20-4)=12.5(t/h)
此时流量显示应为12.5t/h。
9.如图所示,通过双室平衡容器来测量锅炉汽包水位。
已知:
P1=3.82MPa,ρ汽=19.78kg/m3,ρ液=800.4kg/m3,ρ冷=915.8kg/m3,h1=0.6m,h2=1.5m,求答案:
差压变送器的量程及迁移量。
答案:
差压液位计的量程△P
P=h1(ρ液-ρ汽)×g=0.6×(800.4-19.7)×9.807=4593.8Pa
当液位最低时,差压液位计的正、负压室的受力为:
P+=P1+h1×ρ汽×g+h2×ρ水×g
=3.82×106+0.6×19.6×9.087+h2×ρ水×g=3820115.3+h2×ρ水×g
P-=P1+h1×ρ冷×g+
=3.82×106+0.6×915.8×9.087+h2×ρ水×g=3825388.8+h2×ρ水×g
于是迁移量△P=P+-P-=-5273.5Pa
因为P+<P-,故为负迁移。
变送器的量程为△P=-5273.5-(5273.5+4593.8)=679.7Pa
10.有一块EJA差压变送器差压上限值为80kPa,流量上限值为320t/h,求变送器输出电流为13.6mA时差压是多少?
相应的流量为多少?
答案根据流量与差压的平方成正比,而差压与输出电流成正比,则
△P/△Pmax=I。
/Imax
△P=(I。
×△Pmax)/Imax=(13.6-4)×80/16=48kPa
q2/q2max=△P/△Pmax
q=qmax×√P/△Pmax=320×√48/80=247.9(t/h)
答:
差压变送器输出为13.6mA时,差压为48kPa,流量为247.9t/h。
11.已知扩散硅压力变送器输出电流为4~20mA,原测量范围0~1MPa改为测量范围1~2.5MPa后,则原来0.6MPa压力的电流表工作点对应于改测量范围后的被测压力为多少MPa?
答案:
设原0.6MPa压力对应的电流为Ix,对应改测量范围后的被测压力为Px,
因为输出电流与被测压力成正比,则有
得Ix=13.6mA
由
得Px=1.9MPa
答:
0.6MPa压力是13.6mA,其相应量程改变后的读数压力为1.9MPa。
12.现有一台精度等级为0.5级的测量仪表,量程为0~1000℃,正常情况下进行校验,其最大绝对误差为6℃,求该仪表①最大引用误差;②基本误差;③允许误差;④仪表的精度是否合格。
答案:
(1)最大引用误差δ=[6/(1000一0)]×100%=0.6%;
(2)基本误差=0.6%;
(3)允许误差=土0.5%;
(4)仪表精度不合格,因为该表的基本误差为0.6%,大于仪表允许误差土0.5%。
答案:
答:
仪表精度不合格
13.如图所示,已知p1=4.52MPa,ρ汽=19.7kg/m3,ρ液=800.4kg/m3,ρ冷=915.8kg/m3,h1=0.8m,h2=1.7m。
试求差压变送器的量程,并判断零点迁移的正负方向,计算迁移量。
答案:
由题意:
p+=p1+ρ汽g(h1-h)+ρ液gh+ρ水gh2
P_=p1+ρ冷gh1+ρ水gh2
所以Δp=p+-p_=(ρ汽g-ρ冷g)h1-(ρ汽g-ρ液g)h
由上式,当h=0时,Δp=(ρ汽g-ρ冷g)h1=-7025Pa
当h=h1时,Δp=(ρ汽g-ρ冷g)h1-(ρ汽g-ρ液g)h1
Δp=(-ρ冷g+ρ液g)h1=-905Pa
所以,差压变送器的量程为7025-905=6120Pa
零点迁移方向为负迁移。
迁移量为6120Pa,即当输入差压为-6120Pa时输出为4mA,当输入差压为0时输出为20mA。
14.电动Ⅲ型差压变送器,量程为36Kpa对应最大流量为80T/h要求60T/h时报警。
问
(1)不带开方器时报警值设定在多少?
(2)带开方器时报警值设定在多少?
答案:
(1)
ΔP=36×(60/80)2=20,25Kpa
I=(20,25/36)×16+4=13(mA)
(2)ΔP=36×(60/80)=27Kpa
I=(27/36)×16+4=16(mA)
15.有两台测温仪表其测量范围分别是0~800℃和600~1100℃,已知其最大测量误差均为±6℃,试分别确定它们的精度等级。
答案:
根据基本误差δm=△Max/(AMax-AMin)×100%
可得:
δm=6/(800-0)×100%=0.75%
δm=6/(1100-600)×100%=1.2%
根据仪表的精度等级系列,测量范围是0~800℃的测温仪表应定为1级精度,测量范围是600~1100℃的测温仪表应定为1.5级精度。
16.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。
若二次表指示50%,变送器输入差压Δp为多少?
变送器输出电流为多少?
答案:
流量与差压的关系为
(10/5)2=39.24/Δp
Δp=9.81KPa
变送器输出电流范围为4~20mA
39.24/9.81=(20-4)/(I0-4)
I0=8mA
17.一台节流式差压流量表,其刻度上限为320t/h,差压上限为80kPa,求
(1)测量值在80t/h相应的差压是多少?
(2)若差压为20kPa时相应的流量为多少?
答案:
(1)设测量值为80t/h时的差压为ΔP
由流量公式
得
(Q/Qmax)2=ΔP/ΔPmax即(80/320)2=ΔP/80
ΔP=5kPa
(2)设差压为20kPa时流量为Q
则(Q/Qmax)2=ΔP/ΔPmax即(Q/320)2=20/80
Q=160t/h
18.用差压变送器(Ⅲ)测量开口容器的液位,其最高液位和最低液位到仪表的距离分别为h1=3m,h2=1m。
若测量介质的密度为1000kg/m3,,求变送器的量程为多少Pa?
是否需要迁移,迁移量?
当液位h=2.5m时,变送器的输出电流;
答案:
1)变送器的量程
P=(h1-h2)ρg=(3-1)×1000×9.807
=19614Pa
2)当液面最低时,变送器正负压室的受力分别为:
P+=h2ρg=1×1000×9.807=9807Pa
P-=0
迁移量
P+-P-=9807-0=9807Pa
正迁移
3)h=2.5m时变送器输出
IC=(h-h2)/(h1-h2)(20-4)+4=(2.5-1)/(3-1)16+4=16mA
19.有一台电动差压变送器,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,报警值设定在多少?
(2)带开方器时,报警信号设定在多少
答案:
不带开方器时,对应40t/h流量的差压
p1=25000×(
)2=16000Pa
对应40t/h流量的输出
P出1=(
)×16+4=12.24mA
报警值S=12.24mA
(2)带开方器时,
Q=K
p
对应于40t/h的差压
P2=25000×
=20000Pa
对应于40t/h的输出值
P出2=
×16+4=16.8mA
报警值S=16.8mA
20.如图所示,分度号K的热电偶误用了分度号E的补偿导线,但极性连接正确,则仪表指示如何变化?
已知t=500℃,t0‘=30℃,t0=20℃。
答案:
若错用了补偿导线,则根据中间温度定则,热偶电势为
E=EK(t,t0‘)+EE(t0‘,t
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