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热工计算题30道

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)-1.61E(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/h47.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=10kPaF’=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△PP=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×gP-=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)=679.7Pa10.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=48kPaq2/q2max=△P/△Pmaxq=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0.60104x----=I204得Ix=13.6mA由Px..----12511364204=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gh2P_=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)h1Δp=(-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=20,25KpaI=(20,25/36)×16+4=13(mA)(2)ΔP=36×(60/80)=27KpaI=(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/ΔpΔp=9.81KPa变送器输出电流范围为4~20mA39.24/9.81=(20-4)/(I0-4)I0=8mA17.一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/80ΔP=5kPa(2)设差压为20kPa时流量为Q则(Q/Qmax)2=ΔP/ΔPmax即(Q/320)2=20/80Q=160t/h18.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=19614Pa2)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=9807PaP-=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=16mA19.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×(5040)2=16000Pa 对应40t/h 流量的输出P 出1=(2500016000)×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=25000×5040=20000Pa对应于40t/h 的输出值P 出2=2500020000×16+4=16.8 mA报警值S=16.8 mA20.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℃。

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