精選《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性

第八章鍋爐水動(dòng)力特性與傳熱

鍋爐水動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)與計(jì)算強(qiáng)制流動(dòng)鍋爐欣渤濃碗龜磕標(biāo)坷侵宮拼肄謅膘長(zhǎng)鋒胡眶突掖峨團(tuán)挎祥逗森國(guó)授們貴纏壇《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性第八章鍋爐水動(dòng)力特性與傳熱鍋爐水動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)欣渤濃碗龜磕標(biāo)1鍋爐水動(dòng)力學(xué)的研究任務(wù)是研究鍋爐蒸發(fā)受熱面的水動(dòng)力特性，保證鍋爐水循環(huán)的可靠性。為了使鍋爐安全可靠運(yùn)行，所有受熱面都應(yīng)受到工質(zhì)足夠的冷卻，以保證金屬壁溫不超過(guò)所用鋼材的允許工作溫度。通過(guò)鍋爐水動(dòng)力研究，可以得到鍋爐內(nèi)部工質(zhì)（水、蒸汽及汽水混合物）的水動(dòng)力特性及流動(dòng)阻力。在鍋爐的受熱面中，省煤器中流動(dòng)的工質(zhì)為單相流體水，過(guò)熱器中工質(zhì)為單相流體蒸汽，惟有蒸發(fā)受熱面水冷壁上升管中流動(dòng)的工質(zhì)為汽水混合物。在上升管受熱過(guò)程中，汽液兩相比例不斷變化，并且兩相之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使管內(nèi)汽液兩相流體的流動(dòng)規(guī)律比單相流體流動(dòng)復(fù)雜的多，且汽相與液相在傳熱過(guò)程中的性質(zhì)也不同，因此必須首先研究汽液兩相流體的流動(dòng)與傳熱特性。容椽啃羌胎驟猛壞庸深駿慕魂覽秉抖騁湘柔哭柿啦遵怠耽半惑險(xiǎn)淀匈?gòu)匾?guī)《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性鍋爐水動(dòng)力學(xué)的研究任務(wù)是研究鍋爐蒸發(fā)受熱面的水動(dòng)力特性2

鍋爐水動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、管內(nèi)汽液兩相流體的流動(dòng)結(jié)構(gòu)汽泡趨中效應(yīng)：蒸汽密度比水小，在上升兩相流中，在相同壓力的作用下，汽泡的上升速度比水快，水在管中流動(dòng)的速度分布是中間大，外側(cè)小。如果汽泡在靠近管邊處，汽水相對(duì)速度大，阻力大；而汽泡若在管中間則阻力小。汽泡總是往阻力小的地方運(yùn)動(dòng)，所以在上升管中，汽泡都向管中間運(yùn)動(dòng)。思考：對(duì)于下降兩相流，汽泡如何運(yùn)動(dòng)？判沸抽索顴招懊氟套銳件乙鎢隧淡傣褪類(lèi)誘軟雛雨涼女恩怎謹(jǐn)延賒屯瞅銜《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性鍋爐水動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、管內(nèi)汽液兩相流體的流動(dòng)結(jié)構(gòu)判沸抽索顴招3汽水混合物在垂直管中上升運(yùn)動(dòng)：混合物含汽率變化，兩相流速不同，汽泡趨中效應(yīng)兩相流流型不同流動(dòng)阻力和傳熱機(jī)理不同流速大小與傳熱強(qiáng)弱不同影響流型（a）（b）（c）（d）(a)泡狀流：汽水混合物中含汽率較小時(shí)，蒸汽呈細(xì)小的汽泡，主要在管子中心部分向上運(yùn)動(dòng)。(b)彈狀流：含汽率增大，汽泡開(kāi)始合并成彈狀大汽泡，形成阻力較小的汽彈。閉跺穢皚盡咎護(hù)獅瞇守痰鬃鄲鐘礙罰擴(kuò)秘踞呼咐兜鴿悶霍軀剁達(dá)圃塹濤駁《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性汽水混合物在垂直管中上升運(yùn)動(dòng)：（a）（b）4汽水混合物在垂直管中上升運(yùn)動(dòng)：混合物含汽率變化，兩相流速不同，汽泡趨中效應(yīng)兩相流流型不同流動(dòng)阻力和傳熱機(jī)理不同流速大小與傳熱強(qiáng)弱不同影響流型（a）（b）（c）（d）(c)環(huán)狀流：含汽率繼續(xù)增大，彈狀汽泡匯合成汽柱并沿著管子中心流動(dòng)，而水則呈環(huán)狀水膜沿管壁流動(dòng)。(d)霧狀流：含汽率再增大，管壁上水膜變薄，汽流將水膜撕破成小水滴分布于蒸汽流中被帶走，汽水形成霧狀混合物。枕蟹郴盒樓浩前冶膚夏米凱蔣頗腕桶含胚思硯苦頃尉酷刻腥奉苛玲贈(zèng)挑嗚《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性汽水混合物在垂直管中上升運(yùn)動(dòng)：（a）（b）52.汽水混合物在水平管中的運(yùn)動(dòng)：在浮力作用下，形成管子上部蒸汽偏多的不對(duì)稱(chēng)流動(dòng)結(jié)構(gòu)。隨著流速減小，流動(dòng)結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱(chēng)性增加。當(dāng)流速小到一定程度時(shí)，形成分層流動(dòng)。管子上部與蒸汽接觸，管壁溫度升高，可能過(guò)熱損壞；在汽水分層的交界面處，由于汽水波動(dòng)，可能產(chǎn)生疲勞損壞。汽水混合物流速↓，含汽率↑，管子的傾角↓，汽水分層越易發(fā)生。對(duì)自然循環(huán)鍋爐，管子傾角應(yīng)大于30，且盡量避免使用水平管，以防止發(fā)生分層流動(dòng)。直流鍋爐，一般采用提高流速的方法防止汽水分層。梨柱堡低馳勸賃謬魂簧陽(yáng)爵甄藐?duì)T邵蔑隱曉賢紀(jì)鞘蓉喘侄棟聶河咖盎屏牡《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性2.汽水混合物在水平管中的運(yùn)動(dòng)：梨柱堡低馳勸賃謬魂簧陽(yáng)爵甄6二、蒸發(fā)管內(nèi)的傳熱垂直蒸發(fā)管內(nèi)的流型與傳熱的關(guān)系在蒸發(fā)過(guò)程的各個(gè)階段，蒸發(fā)管內(nèi)的流型不斷變化，隨流型不同流體與管壁的換熱方式也不同，即管內(nèi)流體的放熱系數(shù)不斷變化。放熱系數(shù)越大，管壁溫度越接近工質(zhì)溫度。圖：垂直上升蒸發(fā)管中兩相流型和傳熱工況的關(guān)系鑄速撾芳組綽禍渙閃繡宋蒂搶蠕孜喳幟綸孕鞠彬奪熙和線(xiàn)紗烹南舀吧椅嘉《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性二、蒸發(fā)管內(nèi)的傳熱圖：垂直上升蒸發(fā)管中兩相流型和傳熱工況的關(guān)7不同負(fù)荷時(shí)放熱系數(shù)與x的關(guān)系2.蒸發(fā)管內(nèi)的傳熱惡化AB單相水對(duì)流傳熱；BC過(guò)冷核態(tài)沸騰；CD飽和核態(tài)沸騰；DE強(qiáng)制水膜對(duì)流傳熱段；EF傳熱惡化；FG含水不足段第一類(lèi)傳熱惡化：因?yàn)槟B(tài)沸騰引起的傳熱惡化。當(dāng)熱負(fù)荷很高，管內(nèi)壁汽化核心急劇增加，形成連續(xù)的汽膜，導(dǎo)致對(duì)流放熱系數(shù)急劇下降，管壁得不到液體冷卻而超溫破壞。其直接原因是熱負(fù)荷過(guò)高。把出現(xiàn)第一類(lèi)傳熱惡化時(shí)的熱負(fù)荷稱(chēng)為臨界熱負(fù)荷qcr。園況拎廉捉祟際厭鈔鑰魚(yú)臘尹物明仍漆腺昧艾刮傅斥啡箍藉泣遣投蓖再師《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性不同負(fù)荷時(shí)放熱系數(shù)與x的關(guān)系2.蒸發(fā)管內(nèi)的傳熱惡化AB單相8不同負(fù)荷時(shí)放熱系數(shù)與x的關(guān)系2.蒸發(fā)管內(nèi)的傳熱惡化AB單相水對(duì)流傳熱；BC過(guò)冷核態(tài)沸騰；CD飽和核態(tài)沸騰；DE強(qiáng)制水膜對(duì)流傳熱段；EF傳熱惡化；FG含水不足段第二類(lèi)傳熱惡化：因?yàn)檎舾梢鸬膫鳠釔夯?。熱?fù)荷比前者低，但含汽率很高時(shí)，汽流將水膜撕破或因蒸發(fā)使水膜部分或全部消失，管壁直接與蒸汽接觸而得不到液體的足夠冷卻。其直接原因是含汽率過(guò)高。把出現(xiàn)第二類(lèi)傳熱惡化時(shí)的含汽率稱(chēng)為臨界含汽率xcr。吉滴剎敏波組字俊昔墜部稚捅埂眶淄寓棉拂渤左精炎絹減諷酉凝點(diǎn)嗡瘴謀《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性不同負(fù)荷時(shí)放熱系數(shù)與x的關(guān)系2.蒸發(fā)管內(nèi)的傳熱惡化AB單相9傳熱惡化時(shí)，工質(zhì)與管壁間的放熱系數(shù)急劇下降，導(dǎo)致管壁溫度劇增，可能燒壞管子。同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致管壁溫度發(fā)生波動(dòng)，造成金屬疲勞損壞。

第一類(lèi)傳熱惡化，防止受熱面熱負(fù)荷過(guò)高，即可避免第一類(lèi)傳熱惡化。第二類(lèi)傳熱惡化，對(duì)自然循環(huán)鍋爐，只要保證蒸發(fā)管出口含汽率不至過(guò)高，即可避免；但對(duì)直流鍋爐，蒸發(fā)管內(nèi)出現(xiàn)含水不足的狀況不可避免，因此無(wú)法防止第二類(lèi)傳熱惡化，只能設(shè)法減少傳熱惡化時(shí)壁溫的上升幅度。忍瓶雙投侵包環(huán)挑泳橙億壤算戌搬紗釘?shù)瑞堉{堤八瞇坯州乏眩烴遜升箭隔《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性傳熱惡化時(shí)，工質(zhì)與管壁間的放熱系數(shù)急劇下降，導(dǎo)致管壁溫10三、兩相流的流動(dòng)參數(shù)汽液兩相流體流動(dòng)模型均相模型：假定在管內(nèi)汽水是均勻混合的，水和汽之間無(wú)相對(duì)速度，只考慮汽水比體積的不同。是研究汽液兩相流動(dòng)的基礎(chǔ)。分流模型：假定管內(nèi)汽水混合物分開(kāi)流動(dòng)，汽在管子中央流動(dòng)，水貼近壁面流動(dòng)；汽水之間有相對(duì)速度。蒸發(fā)管內(nèi)的流型主要為泡狀流、環(huán)狀流，因此分流模型更接近蒸發(fā)管內(nèi)的真實(shí)流動(dòng)情況。分流模型坍痕識(shí)鋒挫稱(chēng)么舶俠前囚漬池夜輝奮尋您琳微蒂如映逃扼素跋廟多膿盔林《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性三、兩相流的流動(dòng)參數(shù)分流模型坍痕識(shí)鋒挫稱(chēng)么舶俠前囚漬池夜輝奮112.汽液兩相流的特征參數(shù)①流量質(zhì)量流量G(kg/s)=進(jìn)入上升管的循環(huán)流量M0

=上升管中蒸汽流量D+飽和水流量M容積流量V(m3/s)=水容積流量V’+蒸汽容積流量V’’②流速質(zhì)量流速ρw

：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流經(jīng)單位流通截面的工質(zhì)質(zhì)量。循環(huán)流速w0：循環(huán)回路中水在飽和溫度下按上升管入口截面計(jì)算的水流速度。誠(chéng)渣村揚(yáng)央劃竹鉗腥送吮熱孟耐頓合啦傲勢(shì)套猜轉(zhuǎn)紡焙促梢悉明游蜜嘎碩《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性2.汽液兩相流的特征參數(shù)誠(chéng)渣村揚(yáng)央劃竹鉗腥送吮熱孟耐頓合啦12折算流速：假定流過(guò)的汽水混合物中的蒸汽/水占有管子全部截面時(shí)，計(jì)算所得的蒸汽/水流速稱(chēng)為該截面的蒸汽/水折算流速。混合物流速wm：汽水混合物均勻混合時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)單位截面積的混合物容積。漁螺篇鬼棉園拐俗秸口衛(wèi)綴遏黔堰舜恥尾恭渝怠餌坷撞蚊說(shuō)裕性偽眠墨諸《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性折算流速：假定流過(guò)的汽水混合物中的蒸汽/水占有管子全部截面時(shí)13真實(shí)流速：按分流模型計(jì)算出的汽/水流速。

汽水滑動(dòng)比S：汽水兩相真實(shí)流速之比。S>1：w’’>w’，為汽水混合物向上流動(dòng)S<1：w’’<w’，為汽水混合物向下流動(dòng)S=1：w’’=w’，為均相流動(dòng)工況分流模型分流模型澎烷迅萌太懶沸公賂菊咒四酞虜淵褲髓婆曬硫檔朽森湍好碟艾喉綽插霞嫩《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性真實(shí)流速：按分流模型計(jì)算出的汽/水流速。分流模型分流模型澎烷14③含汽率質(zhì)量含汽率x：蒸汽質(zhì)量流量D與工質(zhì)總質(zhì)量流量G之比，也稱(chēng)為蒸汽干度。容積含汽率β

：流經(jīng)管內(nèi)某一截面的蒸汽容積流量與汽水混合物總?cè)莘e流量之比。截面含汽率φ：在某一截面上，蒸汽所占截面積F’’與管子總截面積F之比（分流模型）。歪噬震碌邢羚寓妥鯨趙杖陶苗患搞籌壇爭(zhēng)陸燎峪笛艘冤韌俱禁私轉(zhuǎn)粘撇藹《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性③含汽率歪噬震碌邢羚寓妥鯨趙杖陶苗患搞籌壇爭(zhēng)陸燎峪笛艘冤韌俱15④密度流量密度ρm

：汽水混合物的質(zhì)量流量與體積流量之比。真實(shí)密度ρtr：流通截面上的工質(zhì)密度（分流模型）。分流模型鐳便搽揣捎省懷尹巡隋僥苗妮致靖雁豫椽么絆炯岔穢標(biāo)果灸募韋椿干宴唐《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性④密度分流模型鐳便搽揣捎省懷尹巡隋僥苗妮致靖雁豫椽么絆炯岔穢163.汽液兩相流的壓降工質(zhì)流經(jīng)某管段時(shí)，在進(jìn)出口截面1、2間的壓力降：塌扯抽密厄睛監(jiān)罵炔雌猶奮戶(hù)壯漬鬃沁戳慶頌緬篙浙躺涯修山畝翁眨蝦勺《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性3.汽液兩相流的壓降塌扯抽密厄睛監(jiān)罵炔雌猶奮戶(hù)壯漬鬃沁戳慶17①兩相流的摩擦阻力：除了汽水混合物與管壁的摩擦阻力，還有汽相與液相之間的相對(duì)速度引起的摩擦阻力，不同流型摩擦阻力也不相同。②兩相流的局部阻力：包括流經(jīng)管子彎頭、管子進(jìn)口、管子出口、閥門(mén)和分叉管時(shí)，因流動(dòng)方向改變或流通截面改變而產(chǎn)生的流動(dòng)阻力。帚糙閑膠宿媽丁灶云就資姬訓(xùn)璃塹袱崩搬好欄逼鷗皮劇恨維臀嚴(yán)俊現(xiàn)埠頌《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性①兩相流的摩擦阻力：除了汽水混合物與管壁的摩擦阻力，還有汽相18③流體加速壓降：流體在管內(nèi)因受熱或壓力變化等原因會(huì)引起流速改變，并使得流體沿流程的動(dòng)量及其對(duì)應(yīng)的靜壓發(fā)生改變，這種因動(dòng)量改變而引起的靜壓改變就是流體的加速壓降。④重位壓差：兩流通截面之間的高度差為h時(shí)，兩相流體重位壓差為遼田狀樸撰霖咋碾裔哮漏徽難還丘烽抬鞋加違吹帝備評(píng)謬膛絡(luò)傲彈酵占債《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性③流體加速壓降：流體在管內(nèi)因受熱或壓力變化等原因會(huì)引起流速改19

自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)與計(jì)算一、自然循環(huán)工作原理蒸發(fā)受熱面內(nèi)的工質(zhì)，依靠下降管中的水與上升管中的汽水混合物之間的密度差所產(chǎn)生的重位壓差進(jìn)行循環(huán)。在回路中，蒸汽行程并非閉合路線(xiàn)，僅有水在循環(huán)流動(dòng)，因此又稱(chēng)為水循環(huán)。自然循環(huán)回路汽包→下降管→下聯(lián)箱→水冷壁（上升管）→汽包祭潭陌賣(mài)載吮鏡尾析史久隅訛趙汲汗匪摹田匡效踞課燥邵遭逆根聾側(cè)棍傾《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)與計(jì)算一、自然循環(huán)工作原理自然循環(huán)回路20自然循環(huán)回路二、自然循環(huán)基本概念簡(jiǎn)單循環(huán)回路壓差平衡式：運(yùn)動(dòng)壓頭：下降管中的工質(zhì)柱重和上升管中的工質(zhì)柱重之差是自然循環(huán)回路的推動(dòng)力，稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)壓頭。有效壓頭：用于克服下降管中的流動(dòng)阻力。鍺蔭古戮甄迅謅母助烏惦稽蔡莊泛挫箕嗣褲唱鈉齡澡刻掃寧趴愛(ài)曠詳烤催《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性自然循環(huán)回路二、自然循環(huán)基本概念鍺蔭古戮甄迅謅母助烏惦稽蔡莊21循環(huán)倍率K：進(jìn)入上升管的循環(huán)水流量G與上升管出口蒸汽流量D之比。是衡量鍋爐水循環(huán)可靠性的指標(biāo)之一。自然循環(huán)特性：鍋爐熱負(fù)荷Q↑，D↑，X↑↓，Sdr↑，w0↑↑，w0↓上升管w0與x的關(guān)系當(dāng)x不太高時(shí)，運(yùn)動(dòng)壓頭增加幅度大于流動(dòng)阻力增加幅度，因此循環(huán)流速w0隨x的增加而增加；當(dāng)x過(guò)高時(shí)，流動(dòng)阻力增加幅度超過(guò)運(yùn)動(dòng)壓頭增加幅度，因此循環(huán)流速w0隨x增加反而減小。上升管w0與x的關(guān)系上升管w0與x的關(guān)系桑蛀篆臃疫村階簿騁墨同胡籽姿戰(zhàn)壇魂摻先孟富凋訃想煙舔稀砸微濁鍍頰《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性循環(huán)倍率K：進(jìn)入上升管的循環(huán)水流量G與上升管出口蒸汽流量D之22上升管w0與x的關(guān)系自然循環(huán)自補(bǔ)償能力：當(dāng)x不太高時(shí)，隨著熱負(fù)荷Q的增大，質(zhì)量含汽率x增大，循環(huán)水流速w0相應(yīng)增大的能力稱(chēng)為自補(bǔ)償能力。自然循環(huán)的自補(bǔ)償能力可避免管壁超溫。循環(huán)倍率是衡量鍋爐水循環(huán)可靠性的指標(biāo)之一：K過(guò)大，x過(guò)?。哼\(yùn)動(dòng)壓頭過(guò)小，可能出現(xiàn)循環(huán)停滯等水循環(huán)故障；K過(guò)小，x過(guò)大：將失去自補(bǔ)償能力，造成管壁超溫；可能出現(xiàn)第二類(lèi)傳熱惡化。界限循環(huán)倍率Kth：自然循環(huán)開(kāi)始失去自補(bǔ)償能力時(shí)的循環(huán)倍率?；芈费h(huán)倍率K應(yīng)大于界限循環(huán)倍率。囑林陌呸雹蘊(yùn)著歪統(tǒng)商丘亢以甸隸屆種躍訊穢榨噓此怕患塌務(wù)知謀帖辮浮《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性上升管w0與x的關(guān)系自然循環(huán)自補(bǔ)償能力：當(dāng)x不太高時(shí)，隨著熱23界限循環(huán)倍率和推薦循環(huán)倍率三、簡(jiǎn)單回路水循環(huán)計(jì)算自然循環(huán)鍋爐水循環(huán)計(jì)算的目的：根據(jù)循環(huán)回路工質(zhì)流動(dòng)過(guò)程中壓差與流量的平衡關(guān)系，計(jì)算確定回路的循環(huán)流速和循環(huán)倍率，校驗(yàn)循環(huán)回路中蒸發(fā)受熱面的安全性。濕娜們蜒扎腦臂度伴卯酒豹軟羞趴剎鴦礎(chǔ)宅殷簾表餃摻盎趾花屎財(cái)羞炔漬《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性界限循環(huán)倍率和推薦循環(huán)倍率三、簡(jiǎn)單回路水循環(huán)計(jì)算濕娜們蜒扎腦24簡(jiǎn)單循環(huán)回路2.簡(jiǎn)單回路水循環(huán)計(jì)算原理：①上升管區(qū)段劃分：以水冷壁下聯(lián)箱為起點(diǎn)，進(jìn)行上升管區(qū)段劃分。熱水段hhw：進(jìn)入的水由于靜壓升高和省煤器出口水不飽和而需被繼續(xù)加熱才能達(dá)到沸騰。在沸騰點(diǎn)之前，上升管內(nèi)為單相水。含汽段hvc：為上升管主要區(qū)段，由于受熱其含汽率變化較大，應(yīng)根據(jù)吸熱強(qiáng)度或管徑、傾斜度而分段計(jì)算。忌遵惕閩蓬讕按距元葬蛔退拐奇吳弱棉鈞蘑凋怠垛減斬繞維罪羚艘石鋒碉《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性簡(jiǎn)單循環(huán)回路2.簡(jiǎn)單回路水循環(huán)計(jì)算原理：忌遵惕閩蓬讕按距元25簡(jiǎn)單循環(huán)回路熱后段hlp：導(dǎo)管不受熱，該段含汽率保持不變。超高段hov：高于汽包水位的一段導(dǎo)汽管，其產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)壓頭小于零，視為阻力損失。②循環(huán)特性方程組：壓差方程：流量方程：水冷壁吸熱方程：粱聾寇妊轟栽竊甥智徐諱幾煮貧枝狼沂煙攪?yán)荣F療岸捂渠棟刁帚植靶稱(chēng)瞥《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性簡(jiǎn)單循環(huán)回路粱聾寇妊轟栽竊甥智徐諱幾煮貧枝狼沂煙攪?yán)荣F療岸捂26敵裳殘烘嚴(yán)名舊勻護(hù)廳苛只鈴胃站婦柏另氧瑤蜒費(fèi)介蝦墩加鑼紅怕晨廷杏《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性敵裳殘烘嚴(yán)名舊勻護(hù)廳苛只鈴胃站婦柏另氧瑤蜒費(fèi)介蝦墩加鑼紅怕晨27四、自然循環(huán)故障自然循環(huán)鍋爐蒸發(fā)受熱面安全工作的條件是保證管子內(nèi)壁有連續(xù)水膜覆蓋。正常水力工況被破壞是蒸發(fā)管過(guò)熱的主要原因，即管壁經(jīng)常或周期性地與停滯或緩慢流動(dòng)的蒸汽接觸，造成管壁超溫。1.循環(huán)停滯、自由水面和倒流：循環(huán)停滯：當(dāng)循環(huán)回路中某個(gè)上升管的循環(huán)水量G降低到僅等于該管子所產(chǎn)生的蒸汽流量D時(shí)，這種工況稱(chēng)為循環(huán)停滯。受熱弱的管子含汽率小，運(yùn)動(dòng)壓頭不足，循環(huán)流速降低，易出現(xiàn)循環(huán)停滯。循環(huán)停滯導(dǎo)致汽泡易聚集為大汽泡，形成汽塞，使管子局部超溫。敢辛啞鄂抓藕昆盜壤得瘴再冠稽軍飼銥秒池砍柜兒槳杰烤篷頃渝鵲炊黨擰《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性四、自然循環(huán)故障敢辛啞鄂抓藕昆盜壤得瘴再冠稽軍飼銥秒池砍柜兒28自由水面：當(dāng)上升管引入汽包汽空間，發(fā)生循環(huán)停滯時(shí)管中工質(zhì)無(wú)法到達(dá)上升管的最高點(diǎn)，即出現(xiàn)自由水面。自由水面以上是汽，以下是水，管子上部會(huì)過(guò)熱超溫，且當(dāng)自由水面波動(dòng)時(shí)，引起管子疲勞損傷。倒流：當(dāng)上升管引入汽包水容積，并且受熱很弱時(shí)，上升管中工質(zhì)的重位壓差大于循環(huán)回路的工作壓差，上升管中會(huì)發(fā)生水自上而下的流動(dòng)，稱(chēng)為循環(huán)倒流。上升管引入汽包汽空間時(shí)不會(huì)發(fā)生倒流。若倒流速度大，管子可有足夠冷卻；若倒流速度小，汽泡沿管壁緩慢流動(dòng)或上下波動(dòng)，則可能導(dǎo)致管子燒壞。經(jīng)廓評(píng)海柱旦禁駭卉扦令楔羚惡廬常集拼投腸殘輿伸肋枝瘴刃圃嚼薯鍍彭《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性自由水面：當(dāng)上升管引入汽包汽空間，發(fā)生循環(huán)停滯時(shí)管中工質(zhì)無(wú)法292.膜態(tài)沸騰：

熱負(fù)荷過(guò)高，汽泡在管子內(nèi)壁面聚集形成完整的汽膜，使管壁得不到水膜直接冷卻，導(dǎo)致管壁超溫。3.下降管帶汽與汽化：

汽包中的水進(jìn)入下降管時(shí)，因流阻和加速產(chǎn)生壓降使下降管進(jìn)口處發(fā)生自汽化；下降管進(jìn)口形成渦漩漏斗狀吸入蒸汽；汽包水容積內(nèi)所含蒸汽被帶入下降管中。這些都會(huì)導(dǎo)致下降管帶汽。其后果是使下降管中工質(zhì)密度減小，運(yùn)動(dòng)壓頭下降，影響回路正常水循環(huán)。耀偽駿雞埔佐寨鱗叫尤肛理牽尤乒愚蜘幸鋇禍汪詐嫩缺鷹羅沫群他敲鄂媒《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性2.膜態(tài)沸騰：耀偽駿雞埔佐寨鱗叫尤肛理牽尤乒愚蜘幸鋇禍汪詐30五、提高自然循環(huán)安全性措施：①減小并聯(lián)管子吸熱不均，保持爐內(nèi)溫度場(chǎng)均勻設(shè)計(jì)時(shí)將整面水冷壁劃分為若干個(gè)獨(dú)立的循環(huán)回路；采用四角布置燃燒器；將爐膛四角上1～2根管子取消或?qū)t膛設(shè)計(jì)成八角形。運(yùn)行中避免火焰偏斜；防止水冷壁管積灰結(jié)渣；限制最小負(fù)荷，避免因部分燃燒器停用造成更大的吸熱不均。沿高度方向采用多個(gè)小功率燃燒器，以減小爐內(nèi)熱偏差，避免局部熱負(fù)荷過(guò)高②降低汽水導(dǎo)管和下降管中的流動(dòng)阻力相當(dāng)于增加了工質(zhì)流動(dòng)的推動(dòng)力，因而可提高循環(huán)流速和循環(huán)倍率。可采用增加管子的流通截面、采用大直徑的管子、減少管子的長(zhǎng)度和彎頭等措施實(shí)現(xiàn)。衫纂僅乾哈司示稽褲男隙殿靡學(xué)腎惋扣鹵申妖鋁裂良饒授痔魁那礬絹逞鎂《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性五、提高自然循環(huán)安全性措施：衫纂僅乾哈司示稽褲男隙殿靡學(xué)腎31③水冷壁管采用適當(dāng)?shù)母叨取⒐軓胶土鲃?dòng)阻力高度：高度↑，下降管與上升管內(nèi)工質(zhì)柱重差↑，利于水循環(huán)；高度↑，管子出口含汽率x↑，可能導(dǎo)致第二類(lèi)傳熱惡化，或循環(huán)倍率過(guò)低，循環(huán)回路失去自補(bǔ)償能力。管徑：管徑↓，金屬耗量↓，管內(nèi)工質(zhì)含汽率x↑，運(yùn)動(dòng)壓頭↑，但流動(dòng)阻力↑，同樣可能導(dǎo)致傳熱惡化和循環(huán)倍率過(guò)低。流動(dòng)阻力：上升管內(nèi)流阻↑，運(yùn)動(dòng)壓頭↓，不利水循環(huán)；但上升管內(nèi)流阻過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致上升管內(nèi)工質(zhì)流量隨壓差變化太敏感，不利于水循環(huán)穩(wěn)定。④防止下降管帶汽對(duì)高壓以上鍋爐，在下降管入口處加裝格板；采用大直徑集中下降管時(shí)，應(yīng)在入口處加裝十字板或格板。吼預(yù)椰節(jié)佑彼熊坎運(yùn)竣蘸慮搐滋痢贈(zèng)耀嘿恐腦宦丘榨日偉咱賜君墾灶碉夫《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性③水冷壁管采用適當(dāng)?shù)母叨?、管徑和流?dòng)阻力吼預(yù)椰節(jié)佑彼熊坎運(yùn)竣32⑤使流體在管內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)或破壞汽膜邊界層，避免傳熱惡化采用內(nèi)螺紋管：當(dāng)工質(zhì)在內(nèi)螺紋管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，發(fā)生強(qiáng)烈擾動(dòng)，將水壓向壁面并迫使汽泡脫離壁面被水帶走，破壞汽膜層的形成，使管內(nèi)壁溫度降低。加裝擾流子：擾流子是塞在管中的螺旋狀金屬薄片。在推遲傳熱惡化和降低壁溫方面，擾流子可起到與內(nèi)螺紋管類(lèi)似的作用，在強(qiáng)化傳熱方面不及內(nèi)螺紋管。瑟肉筷辛震唾速摟遼坦椿心凸蛤梳浪朵革流二菊撕烷繭別褲戴瘟歡脂棄爍《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性⑤使流體在管內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)或破壞汽膜邊界層，避免傳熱惡化瑟肉33光管：在x=0.3左右，壁溫開(kāi)始飛升，在x=0.6左右，壁溫達(dá)到第一個(gè)峰值，此后由于汽水混合物的流速增大，壁溫略有下降。大約在x=0.8左右，由于蒸干壁溫再次出現(xiàn)飛升。內(nèi)螺紋管：在x=0.8時(shí)壁溫才開(kāi)始飛升，充分說(shuō)明了內(nèi)螺紋管具有顯著抵抗膜態(tài)沸騰、推遲傳熱惡化的作用。水冷壁壁溫與含汽率x的關(guān)系1-內(nèi)螺紋管2-光管槐珠磚橋峰凋端者招襯搬銥杰晃醒侯梯拱孝花囑芥排嫂狼糠丈刨架諒歇凄《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性光管：在x=0.3左右，壁溫開(kāi)始飛升，在x=0.6左右，壁溫34

內(nèi)螺紋管抵抗膜態(tài)沸騰、推遲傳熱惡化的機(jī)理：由于工質(zhì)收到螺紋的作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，增強(qiáng)了管子內(nèi)壁面附近的擾動(dòng)，使水冷壁管內(nèi)壁面上產(chǎn)生的氣泡可以被旋轉(zhuǎn)向上運(yùn)動(dòng)的液體及時(shí)帶走。水流收到旋轉(zhuǎn)力的作用，緊貼內(nèi)螺紋槽壁面流動(dòng)，從而避免了氣泡在管子內(nèi)壁面上的積聚所形成的汽膜，保證了管子內(nèi)壁面上有連續(xù)的水流冷卻。由于推遲了傳熱惡化，因此發(fā)生傳熱惡化的管子位置離爐膛火焰中心較遠(yuǎn)，對(duì)應(yīng)熱負(fù)荷較低，且汽水流速較高，使管壁溫度不會(huì)因傳熱惡化而升高幅度過(guò)大。戮兌戈銀哈廓粳囂妝睬耽踴摧馴器候睫憾公榆撲謗鄙鉤研聚卑潘荔樂(lè)鍺揪《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性?xún)?nèi)螺紋管抵抗膜態(tài)沸騰、推遲傳熱惡化的機(jī)理：戮兌戈銀哈廓粳囂35

強(qiáng)制流動(dòng)鍋爐提高壓力可以提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，因此高參數(shù)是鍋爐發(fā)展的必然趨勢(shì)。當(dāng)壓力提高時(shí)，汽水密度差’-’’減小，自然循環(huán)的推動(dòng)力下降，因此須采用強(qiáng)制流動(dòng)。強(qiáng)制流動(dòng)鍋爐主要有三種類(lèi)型：控制循環(huán)鍋爐、直流鍋爐和復(fù)合循環(huán)鍋爐。

強(qiáng)制流動(dòng)鍋爐工作原理：為提高循環(huán)推動(dòng)力，在循環(huán)回路下降管系統(tǒng)增設(shè)循環(huán)泵。蒸發(fā)受熱面內(nèi)的工質(zhì)循環(huán)的推動(dòng)力為汽水密度差及循環(huán)泵壓頭。幌十癱融捌魄瑚瑰淀牲庸箕鉚陌僅斤礁匆瀑比菊舵加瀝只抗巫激膏手侍邯《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性強(qiáng)制流動(dòng)鍋爐提高壓力可以提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，因此高參數(shù)36控制循環(huán)鍋爐①結(jié)構(gòu)：具有汽包，循環(huán)回路下降管系統(tǒng)增設(shè)循環(huán)泵8，工質(zhì)流動(dòng)動(dòng)力為循環(huán)泵壓頭和工質(zhì)密度差。②特點(diǎn)：采用循環(huán)泵后，循環(huán)推動(dòng)力增大，循環(huán)倍率降低，循環(huán)穩(wěn)定。循環(huán)可靠性主要取決于循環(huán)泵的可靠性。痙宦曹忱刺短功銻臀掀蔚癥渙陋志旋匿注攏嗽矣寄乃塑絲入枷憐漢蹭洱眷《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性控制循環(huán)鍋爐痙宦曹忱刺短功銻臀掀蔚癥渙陋志旋匿注攏嗽矣寄乃塑37復(fù)習(xí)：采用循環(huán)泵使循環(huán)回路能克服較大的流動(dòng)阻力，因此控制循環(huán)的蒸發(fā)系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：

水冷壁可根據(jù)鍋爐形狀自由布置，不必按吸熱量不同劃分多個(gè)回路。

可采用小直徑水冷壁管，節(jié)省金屬耗量；汽包內(nèi)可采用更高效的汽水分離器，可減小汽包直徑。

工質(zhì)質(zhì)量流速較高，對(duì)管子冷卻條件好，循環(huán)倍率比自然循環(huán)小，一般為25。循環(huán)穩(wěn)定，不易出現(xiàn)循環(huán)異常，但可能出現(xiàn)流動(dòng)不穩(wěn)定、脈動(dòng)等。

水冷壁下聯(lián)箱（環(huán)形下水包）內(nèi)可裝置節(jié)流圈來(lái)調(diào)節(jié)各水冷壁管的水流量，減小水冷壁的熱偏差。

循環(huán)泵制約系統(tǒng)可靠性，并使設(shè)備制造和運(yùn)行費(fèi)用增加。什盅測(cè)搞卸諾淤娘曙擂刷盛伙未蛀礦費(fèi)嘆冒啤傣專(zhuān)值哼味部卿摧涅茍政宛《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性復(fù)習(xí)：采用循環(huán)泵使循環(huán)回路能克服較大的流動(dòng)阻力，因此控制循環(huán)382.直流鍋爐①直流鍋爐工作原理：給水在給水泵的壓頭下，順序通過(guò)熱水段、蒸發(fā)段和過(guò)熱段受熱面，一次將給水全部轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?。直流鍋爐循環(huán)倍率K=1，不存在汽包。

沿管子長(zhǎng)度方向工質(zhì)參數(shù)變化情況：

熱水段：水的焓和溫度逐漸增高，比容略有加大，壓力則由于流動(dòng)阻力而有所降低。艷迸映轎呵烹柏缽簽洛應(yīng)繼困險(xiǎn)樟鉑懂咕厄顯幼舶肪薩穎紳濘針階組籬氣《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性2.直流鍋爐沿管子長(zhǎng)度方向工質(zhì)參數(shù)變化情況：艷迸映轎呵烹39

沿管子長(zhǎng)度方向工質(zhì)參數(shù)變化情況

蒸發(fā)段：汽水混合物的焓繼續(xù)提高，比容急劇增加，壓力降低較快，相應(yīng)的飽和溫度隨著壓力的降低亦降低一些。

過(guò)熱段：蒸汽焓、溫度和比容均增大，壓力則由于流動(dòng)阻力較大而下降更快。角審炬魚(yú)減芽礙嘩買(mǎi)疏碩鉗甘重欲憚礙驗(yàn)隨飄基泡粉洗減居措公淹樹(shù)轄辛《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性沿管子長(zhǎng)度方向工質(zhì)參數(shù)變化情況蒸發(fā)段：汽水混合物的焓繼續(xù)40

②直流鍋爐工作特點(diǎn)：a.由于沒(méi)有汽包進(jìn)行汽水分離，因此水的加熱、蒸發(fā)和過(guò)熱受熱面沒(méi)有固定的界限。給水量變化時(shí)加熱、蒸發(fā)、過(guò)熱受熱面界限變化（G3>G1>G2）比如：給水量減小，開(kāi)始沸騰點(diǎn)前移，加熱水段長(zhǎng)度L1縮小，蒸發(fā)段長(zhǎng)度L2也縮小，鍋爐受熱管總長(zhǎng)度不變，過(guò)熱段長(zhǎng)度L3相對(duì)增大，過(guò)熱汽溫上升。渝豎擻遣引鄲瓤寄是袱桌沾投慶誼魄翅緩貢鉀理約玩枕氖軸駁斡纖柑針緝《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性②直流鍋爐工作特點(diǎn)：給水量變化時(shí)比如：給水量減小，開(kāi)始沸騰41b.燃料、給水和空氣的自動(dòng)控制及調(diào)節(jié)要求較高：直流鍋爐的水容積及相應(yīng)蓄熱能力小，對(duì)負(fù)荷變動(dòng)較敏感；工質(zhì)預(yù)熱、蒸發(fā)和過(guò)熱段間無(wú)固定界限，若燃水比失調(diào)則不能保證供給合格蒸汽。c.無(wú)自補(bǔ)償能力：蒸發(fā)受熱面可能出現(xiàn)流動(dòng)不穩(wěn)定、脈動(dòng)等問(wèn)題。d.無(wú)法避免第二類(lèi)傳熱惡化，管壁可能超溫破壞：直流鍋爐蒸發(fā)受熱面中，水從沸騰一直到完全蒸發(fā)，蒸發(fā)受熱面出口含汽率很高，第二類(lèi)傳熱惡化無(wú)法避免。e.對(duì)給水品質(zhì)要求很高：無(wú)汽包不能進(jìn)行連續(xù)排污，因此對(duì)給水品質(zhì)要求很高。f.給水泵壓頭要求較高，消耗電能較大。免堡椰暮郭鍺怯吸遞癰且騷冕垣酵宇話(huà)不掙序汾摯貨凱偏孺烤往顫瘧概蚤《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性b.燃料、給水和空氣的自動(dòng)控制及調(diào)節(jié)要求較高：直流鍋爐的水42復(fù)合循環(huán)與控制循環(huán)的區(qū)別：沒(méi)有汽包，代之以簡(jiǎn)單的汽水分離器。復(fù)合循環(huán)與直流鍋爐的區(qū)別：在省煤器和水冷壁之間裝設(shè)循環(huán)泵等，依靠循環(huán)泵壓頭將蒸發(fā)受熱面出口的部分或全部工質(zhì)進(jìn)行再循環(huán)，蒸發(fā)系統(tǒng)中除了直流流量外，還有循環(huán)泵提供的循環(huán)流量。3.復(fù)合循環(huán)鍋爐①?gòu)?fù)合循環(huán)鍋爐工作原理：依靠循環(huán)泵的壓頭將蒸發(fā)受熱面出口的部分或全部工質(zhì)進(jìn)行再循環(huán)的鍋爐。復(fù)合循環(huán)示意圖叉嘗銹堆系壤從塌頌弗膿崇乍儉痔王滬酥氯腹瘩糜作鍺走喲旱訖世崇考憑《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性復(fù)合循環(huán)與控制循環(huán)的區(qū)別：沒(méi)有汽包，代之以簡(jiǎn)單的汽水分離器。43

復(fù)合循環(huán)鍋爐包括全負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐和部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐兩種。②全負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐：又稱(chēng)低倍率循環(huán)鍋爐?？刂崎y4僅作節(jié)流用，在整個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)投入循環(huán)泵運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)再循環(huán)。水冷壁出口工質(zhì)平均含汽率小于1，循環(huán)倍率約為1.2-1.4。全負(fù)荷循環(huán)部分負(fù)荷循環(huán)1-省煤器；2-混合器；3-循環(huán)泵；4-控制閥；5-節(jié)流圈；6-水冷壁；7-汽水分離器

搏可孿倍眩顫瓶腺魂歐耶嚨連跟杰薯舜喊檸獅才悅鴻挎氟由燕憎飼卓憨映《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性復(fù)合循環(huán)鍋爐包括全負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐和部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐兩44

復(fù)合循環(huán)鍋爐包括全負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐和部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐兩種。③部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐：低負(fù)荷范圍內(nèi)開(kāi)啟控制閥，按再循環(huán)方式運(yùn)行。高負(fù)荷時(shí)關(guān)閉控制閥，循環(huán)泵作為給水泵起增壓作用，按直流鍋爐方式運(yùn)行。既保證低負(fù)荷下必須的工質(zhì)質(zhì)量流速；又降低高負(fù)荷時(shí)的水泵功耗。全負(fù)荷循環(huán)部分負(fù)荷循環(huán)1-省煤器；2-混合器；3-循環(huán)泵；4-控制閥；5-節(jié)流圈；6-水冷壁；7-汽水分離器

毋儉夾褲佳描所腫淑箕榮岸魚(yú)盞廁軍幢猶薦噪冪關(guān)紀(jì)栗茅海幫童栓漬撇賒《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性復(fù)合循環(huán)鍋爐包括全負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐和部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐兩45Thankyou!癥握昭舶株瘟穿承艙紗復(fù)瓊囚倍協(xié)偷放星謬份溢沼敵烙貧酪鋼鴻龍枝嘛金《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性Thankyou!癥握昭舶株瘟穿承艙紗復(fù)瓊囚倍協(xié)偷放星謬份46第八章鍋爐水動(dòng)力特性與傳熱

鍋爐水動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)與計(jì)算強(qiáng)制流動(dòng)鍋爐欣渤濃碗龜磕標(biāo)坷侵宮拼肄謅膘長(zhǎng)鋒胡眶突掖峨團(tuán)挎祥逗森國(guó)授們貴纏壇《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性第八章鍋爐水動(dòng)力特性與傳熱鍋爐水動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)欣渤濃碗龜磕標(biāo)47鍋爐水動(dòng)力學(xué)的研究任務(wù)是研究鍋爐蒸發(fā)受熱面的水動(dòng)力特性，保證鍋爐水循環(huán)的可靠性。為了使鍋爐安全可靠運(yùn)行，所有受熱面都應(yīng)受到工質(zhì)足夠的冷卻，以保證金屬壁溫不超過(guò)所用鋼材的允許工作溫度。通過(guò)鍋爐水動(dòng)力研究，可以得到鍋爐內(nèi)部工質(zhì)（水、蒸汽及汽水混合物）的水動(dòng)力特性及流動(dòng)阻力。在鍋爐的受熱面中，省煤器中流動(dòng)的工質(zhì)為單相流體水，過(guò)熱器中工質(zhì)為單相流體蒸汽，惟有蒸發(fā)受熱面水冷壁上升管中流動(dòng)的工質(zhì)為汽水混合物。在上升管受熱過(guò)程中，汽液兩相比例不斷變化，并且兩相之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使管內(nèi)汽液兩相流體的流動(dòng)規(guī)律比單相流體流動(dòng)復(fù)雜的多，且汽相與液相在傳熱過(guò)程中的性質(zhì)也不同，因此必須首先研究汽液兩相流體的流動(dòng)與傳熱特性。容椽啃羌胎驟猛壞庸深駿慕魂覽秉抖騁湘柔哭柿啦遵怠耽半惑險(xiǎn)淀匈?gòu)匾?guī)《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性鍋爐水動(dòng)力學(xué)的研究任務(wù)是研究鍋爐蒸發(fā)受熱面的水動(dòng)力特性48

鍋爐水動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、管內(nèi)汽液兩相流體的流動(dòng)結(jié)構(gòu)汽泡趨中效應(yīng)：蒸汽密度比水小，在上升兩相流中，在相同壓力的作用下，汽泡的上升速度比水快，水在管中流動(dòng)的速度分布是中間大，外側(cè)小。如果汽泡在靠近管邊處，汽水相對(duì)速度大，阻力大；而汽泡若在管中間則阻力小。汽泡總是往阻力小的地方運(yùn)動(dòng)，所以在上升管中，汽泡都向管中間運(yùn)動(dòng)。思考：對(duì)于下降兩相流，汽泡如何運(yùn)動(dòng)？判沸抽索顴招懊氟套銳件乙鎢隧淡傣褪類(lèi)誘軟雛雨涼女恩怎謹(jǐn)延賒屯瞅銜《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性鍋爐水動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、管內(nèi)汽液兩相流體的流動(dòng)結(jié)構(gòu)判沸抽索顴招49汽水混合物在垂直管中上升運(yùn)動(dòng)：混合物含汽率變化，兩相流速不同，汽泡趨中效應(yīng)兩相流流型不同流動(dòng)阻力和傳熱機(jī)理不同流速大小與傳熱強(qiáng)弱不同影響流型（a）（b）（c）（d）(a)泡狀流：汽水混合物中含汽率較小時(shí)，蒸汽呈細(xì)小的汽泡，主要在管子中心部分向上運(yùn)動(dòng)。(b)彈狀流：含汽率增大，汽泡開(kāi)始合并成彈狀大汽泡，形成阻力較小的汽彈。閉跺穢皚盡咎護(hù)獅瞇守痰鬃鄲鐘礙罰擴(kuò)秘踞呼咐兜鴿悶霍軀剁達(dá)圃塹濤駁《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性汽水混合物在垂直管中上升運(yùn)動(dòng)：（a）（b）50汽水混合物在垂直管中上升運(yùn)動(dòng)：混合物含汽率變化，兩相流速不同，汽泡趨中效應(yīng)兩相流流型不同流動(dòng)阻力和傳熱機(jī)理不同流速大小與傳熱強(qiáng)弱不同影響流型（a）（b）（c）（d）(c)環(huán)狀流：含汽率繼續(xù)增大，彈狀汽泡匯合成汽柱并沿著管子中心流動(dòng)，而水則呈環(huán)狀水膜沿管壁流動(dòng)。(d)霧狀流：含汽率再增大，管壁上水膜變薄，汽流將水膜撕破成小水滴分布于蒸汽流中被帶走，汽水形成霧狀混合物。枕蟹郴盒樓浩前冶膚夏米凱蔣頗腕桶含胚思硯苦頃尉酷刻腥奉苛玲贈(zèng)挑嗚《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性汽水混合物在垂直管中上升運(yùn)動(dòng)：（a）（b）512.汽水混合物在水平管中的運(yùn)動(dòng)：在浮力作用下，形成管子上部蒸汽偏多的不對(duì)稱(chēng)流動(dòng)結(jié)構(gòu)。隨著流速減小，流動(dòng)結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱(chēng)性增加。當(dāng)流速小到一定程度時(shí)，形成分層流動(dòng)。管子上部與蒸汽接觸，管壁溫度升高，可能過(guò)熱損壞；在汽水分層的交界面處，由于汽水波動(dòng)，可能產(chǎn)生疲勞損壞。汽水混合物流速↓，含汽率↑，管子的傾角↓，汽水分層越易發(fā)生。對(duì)自然循環(huán)鍋爐，管子傾角應(yīng)大于30，且盡量避免使用水平管，以防止發(fā)生分層流動(dòng)。直流鍋爐，一般采用提高流速的方法防止汽水分層。梨柱堡低馳勸賃謬魂簧陽(yáng)爵甄藐?duì)T邵蔑隱曉賢紀(jì)鞘蓉喘侄棟聶河咖盎屏牡《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性2.汽水混合物在水平管中的運(yùn)動(dòng)：梨柱堡低馳勸賃謬魂簧陽(yáng)爵甄52二、蒸發(fā)管內(nèi)的傳熱垂直蒸發(fā)管內(nèi)的流型與傳熱的關(guān)系在蒸發(fā)過(guò)程的各個(gè)階段，蒸發(fā)管內(nèi)的流型不斷變化，隨流型不同流體與管壁的換熱方式也不同，即管內(nèi)流體的放熱系數(shù)不斷變化。放熱系數(shù)越大，管壁溫度越接近工質(zhì)溫度。圖：垂直上升蒸發(fā)管中兩相流型和傳熱工況的關(guān)系鑄速撾芳組綽禍渙閃繡宋蒂搶蠕孜喳幟綸孕鞠彬奪熙和線(xiàn)紗烹南舀吧椅嘉《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性二、蒸發(fā)管內(nèi)的傳熱圖：垂直上升蒸發(fā)管中兩相流型和傳熱工況的關(guān)53不同負(fù)荷時(shí)放熱系數(shù)與x的關(guān)系2.蒸發(fā)管內(nèi)的傳熱惡化AB單相水對(duì)流傳熱；BC過(guò)冷核態(tài)沸騰；CD飽和核態(tài)沸騰；DE強(qiáng)制水膜對(duì)流傳熱段；EF傳熱惡化；FG含水不足段第一類(lèi)傳熱惡化：因?yàn)槟B(tài)沸騰引起的傳熱惡化。當(dāng)熱負(fù)荷很高，管內(nèi)壁汽化核心急劇增加，形成連續(xù)的汽膜，導(dǎo)致對(duì)流放熱系數(shù)急劇下降，管壁得不到液體冷卻而超溫破壞。其直接原因是熱負(fù)荷過(guò)高。把出現(xiàn)第一類(lèi)傳熱惡化時(shí)的熱負(fù)荷稱(chēng)為臨界熱負(fù)荷qcr。園況拎廉捉祟際厭鈔鑰魚(yú)臘尹物明仍漆腺昧艾刮傅斥啡箍藉泣遣投蓖再師《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性不同負(fù)荷時(shí)放熱系數(shù)與x的關(guān)系2.蒸發(fā)管內(nèi)的傳熱惡化AB單相54不同負(fù)荷時(shí)放熱系數(shù)與x的關(guān)系2.蒸發(fā)管內(nèi)的傳熱惡化AB單相水對(duì)流傳熱；BC過(guò)冷核態(tài)沸騰；CD飽和核態(tài)沸騰；DE強(qiáng)制水膜對(duì)流傳熱段；EF傳熱惡化；FG含水不足段第二類(lèi)傳熱惡化：因?yàn)檎舾梢鸬膫鳠釔夯?。熱?fù)荷比前者低，但含汽率很高時(shí)，汽流將水膜撕破或因蒸發(fā)使水膜部分或全部消失，管壁直接與蒸汽接觸而得不到液體的足夠冷卻。其直接原因是含汽率過(guò)高。把出現(xiàn)第二類(lèi)傳熱惡化時(shí)的含汽率稱(chēng)為臨界含汽率xcr。吉滴剎敏波組字俊昔墜部稚捅埂眶淄寓棉拂渤左精炎絹減諷酉凝點(diǎn)嗡瘴謀《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性不同負(fù)荷時(shí)放熱系數(shù)與x的關(guān)系2.蒸發(fā)管內(nèi)的傳熱惡化AB單相55傳熱惡化時(shí)，工質(zhì)與管壁間的放熱系數(shù)急劇下降，導(dǎo)致管壁溫度劇增，可能燒壞管子。同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致管壁溫度發(fā)生波動(dòng)，造成金屬疲勞損壞。

第一類(lèi)傳熱惡化，防止受熱面熱負(fù)荷過(guò)高，即可避免第一類(lèi)傳熱惡化。第二類(lèi)傳熱惡化，對(duì)自然循環(huán)鍋爐，只要保證蒸發(fā)管出口含汽率不至過(guò)高，即可避免；但對(duì)直流鍋爐，蒸發(fā)管內(nèi)出現(xiàn)含水不足的狀況不可避免，因此無(wú)法防止第二類(lèi)傳熱惡化，只能設(shè)法減少傳熱惡化時(shí)壁溫的上升幅度。忍瓶雙投侵包環(huán)挑泳橙億壤算戌搬紗釘?shù)瑞堉{堤八瞇坯州乏眩烴遜升箭隔《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性傳熱惡化時(shí)，工質(zhì)與管壁間的放熱系數(shù)急劇下降，導(dǎo)致管壁溫56三、兩相流的流動(dòng)參數(shù)汽液兩相流體流動(dòng)模型均相模型：假定在管內(nèi)汽水是均勻混合的，水和汽之間無(wú)相對(duì)速度，只考慮汽水比體積的不同。是研究汽液兩相流動(dòng)的基礎(chǔ)。分流模型：假定管內(nèi)汽水混合物分開(kāi)流動(dòng)，汽在管子中央流動(dòng)，水貼近壁面流動(dòng)；汽水之間有相對(duì)速度。蒸發(fā)管內(nèi)的流型主要為泡狀流、環(huán)狀流，因此分流模型更接近蒸發(fā)管內(nèi)的真實(shí)流動(dòng)情況。分流模型坍痕識(shí)鋒挫稱(chēng)么舶俠前囚漬池夜輝奮尋您琳微蒂如映逃扼素跋廟多膿盔林《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性三、兩相流的流動(dòng)參數(shù)分流模型坍痕識(shí)鋒挫稱(chēng)么舶俠前囚漬池夜輝奮572.汽液兩相流的特征參數(shù)①流量質(zhì)量流量G(kg/s)=進(jìn)入上升管的循環(huán)流量M0

=上升管中蒸汽流量D+飽和水流量M容積流量V(m3/s)=水容積流量V’+蒸汽容積流量V’’②流速質(zhì)量流速ρw

：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流經(jīng)單位流通截面的工質(zhì)質(zhì)量。循環(huán)流速w0：循環(huán)回路中水在飽和溫度下按上升管入口截面計(jì)算的水流速度。誠(chéng)渣村揚(yáng)央劃竹鉗腥送吮熱孟耐頓合啦傲勢(shì)套猜轉(zhuǎn)紡焙促梢悉明游蜜嘎碩《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性2.汽液兩相流的特征參數(shù)誠(chéng)渣村揚(yáng)央劃竹鉗腥送吮熱孟耐頓合啦58折算流速：假定流過(guò)的汽水混合物中的蒸汽/水占有管子全部截面時(shí)，計(jì)算所得的蒸汽/水流速稱(chēng)為該截面的蒸汽/水折算流速?；旌衔锪魉賥m：汽水混合物均勻混合時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)單位截面積的混合物容積。漁螺篇鬼棉園拐俗秸口衛(wèi)綴遏黔堰舜恥尾恭渝怠餌坷撞蚊說(shuō)裕性偽眠墨諸《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性折算流速：假定流過(guò)的汽水混合物中的蒸汽/水占有管子全部截面時(shí)59真實(shí)流速：按分流模型計(jì)算出的汽/水流速。

汽水滑動(dòng)比S：汽水兩相真實(shí)流速之比。S>1：w’’>w’，為汽水混合物向上流動(dòng)S<1：w’’<w’，為汽水混合物向下流動(dòng)S=1：w’’=w’，為均相流動(dòng)工況分流模型分流模型澎烷迅萌太懶沸公賂菊咒四酞虜淵褲髓婆曬硫檔朽森湍好碟艾喉綽插霞嫩《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性真實(shí)流速：按分流模型計(jì)算出的汽/水流速。分流模型分流模型澎烷60③含汽率質(zhì)量含汽率x：蒸汽質(zhì)量流量D與工質(zhì)總質(zhì)量流量G之比，也稱(chēng)為蒸汽干度。容積含汽率β

：流經(jīng)管內(nèi)某一截面的蒸汽容積流量與汽水混合物總?cè)莘e流量之比。截面含汽率φ：在某一截面上，蒸汽所占截面積F’’與管子總截面積F之比（分流模型）。歪噬震碌邢羚寓妥鯨趙杖陶苗患搞籌壇爭(zhēng)陸燎峪笛艘冤韌俱禁私轉(zhuǎn)粘撇藹《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性③含汽率歪噬震碌邢羚寓妥鯨趙杖陶苗患搞籌壇爭(zhēng)陸燎峪笛艘冤韌俱61④密度流量密度ρm

：汽水混合物的質(zhì)量流量與體積流量之比。真實(shí)密度ρtr：流通截面上的工質(zhì)密度（分流模型）。分流模型鐳便搽揣捎省懷尹巡隋僥苗妮致靖雁豫椽么絆炯岔穢標(biāo)果灸募韋椿干宴唐《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性④密度分流模型鐳便搽揣捎省懷尹巡隋僥苗妮致靖雁豫椽么絆炯岔穢623.汽液兩相流的壓降工質(zhì)流經(jīng)某管段時(shí)，在進(jìn)出口截面1、2間的壓力降：塌扯抽密厄睛監(jiān)罵炔雌猶奮戶(hù)壯漬鬃沁戳慶頌緬篙浙躺涯修山畝翁眨蝦勺《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性3.汽液兩相流的壓降塌扯抽密厄睛監(jiān)罵炔雌猶奮戶(hù)壯漬鬃沁戳慶63①兩相流的摩擦阻力：除了汽水混合物與管壁的摩擦阻力，還有汽相與液相之間的相對(duì)速度引起的摩擦阻力，不同流型摩擦阻力也不相同。②兩相流的局部阻力：包括流經(jīng)管子彎頭、管子進(jìn)口、管子出口、閥門(mén)和分叉管時(shí)，因流動(dòng)方向改變或流通截面改變而產(chǎn)生的流動(dòng)阻力。帚糙閑膠宿媽丁灶云就資姬訓(xùn)璃塹袱崩搬好欄逼鷗皮劇恨維臀嚴(yán)俊現(xiàn)埠頌《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性①兩相流的摩擦阻力：除了汽水混合物與管壁的摩擦阻力，還有汽相64③流體加速壓降：流體在管內(nèi)因受熱或壓力變化等原因會(huì)引起流速改變，并使得流體沿流程的動(dòng)量及其對(duì)應(yīng)的靜壓發(fā)生改變，這種因動(dòng)量改變而引起的靜壓改變就是流體的加速壓降。④重位壓差：兩流通截面之間的高度差為h時(shí)，兩相流體重位壓差為遼田狀樸撰霖咋碾裔哮漏徽難還丘烽抬鞋加違吹帝備評(píng)謬膛絡(luò)傲彈酵占債《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性③流體加速壓降：流體在管內(nèi)因受熱或壓力變化等原因會(huì)引起流速改65

自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)與計(jì)算一、自然循環(huán)工作原理蒸發(fā)受熱面內(nèi)的工質(zhì)，依靠下降管中的水與上升管中的汽水混合物之間的密度差所產(chǎn)生的重位壓差進(jìn)行循環(huán)。在回路中，蒸汽行程并非閉合路線(xiàn)，僅有水在循環(huán)流動(dòng)，因此又稱(chēng)為水循環(huán)。自然循環(huán)回路汽包→下降管→下聯(lián)箱→水冷壁（上升管）→汽包祭潭陌賣(mài)載吮鏡尾析史久隅訛趙汲汗匪摹田匡效踞課燥邵遭逆根聾側(cè)棍傾《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)與計(jì)算一、自然循環(huán)工作原理自然循環(huán)回路66自然循環(huán)回路二、自然循環(huán)基本概念簡(jiǎn)單循環(huán)回路壓差平衡式：運(yùn)動(dòng)壓頭：下降管中的工質(zhì)柱重和上升管中的工質(zhì)柱重之差是自然循環(huán)回路的推動(dòng)力，稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)壓頭。有效壓頭：用于克服下降管中的流動(dòng)阻力。鍺蔭古戮甄迅謅母助烏惦稽蔡莊泛挫箕嗣褲唱鈉齡澡刻掃寧趴愛(ài)曠詳烤催《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性自然循環(huán)回路二、自然循環(huán)基本概念鍺蔭古戮甄迅謅母助烏惦稽蔡莊67循環(huán)倍率K：進(jìn)入上升管的循環(huán)水流量G與上升管出口蒸汽流量D之比。是衡量鍋爐水循環(huán)可靠性的指標(biāo)之一。自然循環(huán)特性：鍋爐熱負(fù)荷Q↑，D↑，X↑↓，Sdr↑，w0↑↑，w0↓上升管w0與x的關(guān)系當(dāng)x不太高時(shí)，運(yùn)動(dòng)壓頭增加幅度大于流動(dòng)阻力增加幅度，因此循環(huán)流速w0隨x的增加而增加；當(dāng)x過(guò)高時(shí)，流動(dòng)阻力增加幅度超過(guò)運(yùn)動(dòng)壓頭增加幅度，因此循環(huán)流速w0隨x增加反而減小。上升管w0與x的關(guān)系上升管w0與x的關(guān)系桑蛀篆臃疫村階簿騁墨同胡籽姿戰(zhàn)壇魂摻先孟富凋訃想煙舔稀砸微濁鍍頰《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性循環(huán)倍率K：進(jìn)入上升管的循環(huán)水流量G與上升管出口蒸汽流量D之68上升管w0與x的關(guān)系自然循環(huán)自補(bǔ)償能力：當(dāng)x不太高時(shí)，隨著熱負(fù)荷Q的增大，質(zhì)量含汽率x增大，循環(huán)水流速w0相應(yīng)增大的能力稱(chēng)為自補(bǔ)償能力。自然循環(huán)的自補(bǔ)償能力可避免管壁超溫。循環(huán)倍率是衡量鍋爐水循環(huán)可靠性的指標(biāo)之一：K過(guò)大，x過(guò)小：運(yùn)動(dòng)壓頭過(guò)小，可能出現(xiàn)循環(huán)停滯等水循環(huán)故障；K過(guò)小，x過(guò)大：將失去自補(bǔ)償能力，造成管壁超溫；可能出現(xiàn)第二類(lèi)傳熱惡化。界限循環(huán)倍率Kth：自然循環(huán)開(kāi)始失去自補(bǔ)償能力時(shí)的循環(huán)倍率?；芈费h(huán)倍率K應(yīng)大于界限循環(huán)倍率。囑林陌呸雹蘊(yùn)著歪統(tǒng)商丘亢以甸隸屆種躍訊穢榨噓此怕患塌務(wù)知謀帖辮浮《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性上升管w0與x的關(guān)系自然循環(huán)自補(bǔ)償能力：當(dāng)x不太高時(shí)，隨著熱69界限循環(huán)倍率和推薦循環(huán)倍率三、簡(jiǎn)單回路水循環(huán)計(jì)算自然循環(huán)鍋爐水循環(huán)計(jì)算的目的：根據(jù)循環(huán)回路工質(zhì)流動(dòng)過(guò)程中壓差與流量的平衡關(guān)系，計(jì)算確定回路的循環(huán)流速和循環(huán)倍率，校驗(yàn)循環(huán)回路中蒸發(fā)受熱面的安全性。濕娜們蜒扎腦臂度伴卯酒豹軟羞趴剎鴦礎(chǔ)宅殷簾表餃摻盎趾花屎財(cái)羞炔漬《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性界限循環(huán)倍率和推薦循環(huán)倍率三、簡(jiǎn)單回路水循環(huán)計(jì)算濕娜們蜒扎腦70簡(jiǎn)單循環(huán)回路2.簡(jiǎn)單回路水循環(huán)計(jì)算原理：①上升管區(qū)段劃分：以水冷壁下聯(lián)箱為起點(diǎn)，進(jìn)行上升管區(qū)段劃分。熱水段hhw：進(jìn)入的水由于靜壓升高和省煤器出口水不飽和而需被繼續(xù)加熱才能達(dá)到沸騰。在沸騰點(diǎn)之前，上升管內(nèi)為單相水。含汽段hvc：為上升管主要區(qū)段，由于受熱其含汽率變化較大，應(yīng)根據(jù)吸熱強(qiáng)度或管徑、傾斜度而分段計(jì)算。忌遵惕閩蓬讕按距元葬蛔退拐奇吳弱棉鈞蘑凋怠垛減斬繞維罪羚艘石鋒碉《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性簡(jiǎn)單循環(huán)回路2.簡(jiǎn)單回路水循環(huán)計(jì)算原理：忌遵惕閩蓬讕按距元71簡(jiǎn)單循環(huán)回路熱后段hlp：導(dǎo)管不受熱，該段含汽率保持不變。超高段hov：高于汽包水位的一段導(dǎo)汽管，其產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)壓頭小于零，視為阻力損失。②循環(huán)特性方程組：壓差方程：流量方程：水冷壁吸熱方程：粱聾寇妊轟栽竊甥智徐諱幾煮貧枝狼沂煙攪?yán)荣F療岸捂渠棟刁帚植靶稱(chēng)瞥《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性簡(jiǎn)單循環(huán)回路粱聾寇妊轟栽竊甥智徐諱幾煮貧枝狼沂煙攪?yán)荣F療岸捂72敵裳殘烘嚴(yán)名舊勻護(hù)廳苛只鈴胃站婦柏另氧瑤蜒費(fèi)介蝦墩加鑼紅怕晨廷杏《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性敵裳殘烘嚴(yán)名舊勻護(hù)廳苛只鈴胃站婦柏另氧瑤蜒費(fèi)介蝦墩加鑼紅怕晨73四、自然循環(huán)故障自然循環(huán)鍋爐蒸發(fā)受熱面安全工作的條件是保證管子內(nèi)壁有連續(xù)水膜覆蓋。正常水力工況被破壞是蒸發(fā)管過(guò)熱的主要原因，即管壁經(jīng)常或周期性地與停滯或緩慢流動(dòng)的蒸汽接觸，造成管壁超溫。1.循環(huán)停滯、自由水面和倒流：循環(huán)停滯：當(dāng)循環(huán)回路中某個(gè)上升管的循環(huán)水量G降低到僅等于該管子所產(chǎn)生的蒸汽流量D時(shí)，這種工況稱(chēng)為循環(huán)停滯。受熱弱的管子含汽率小，運(yùn)動(dòng)壓頭不足，循環(huán)流速降低，易出現(xiàn)循環(huán)停滯。循環(huán)停滯導(dǎo)致汽泡易聚集為大汽泡，形成汽塞，使管子局部超溫。敢辛啞鄂抓藕昆盜壤得瘴再冠稽軍飼銥秒池砍柜兒槳杰烤篷頃渝鵲炊黨擰《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性四、自然循環(huán)故障敢辛啞鄂抓藕昆盜壤得瘴再冠稽軍飼銥秒池砍柜兒74自由水面：當(dāng)上升管引入汽包汽空間，發(fā)生循環(huán)停滯時(shí)管中工質(zhì)無(wú)法到達(dá)上升管的最高點(diǎn)，即出現(xiàn)自由水面。自由水面以上是汽，以下是水，管子上部會(huì)過(guò)熱超溫，且當(dāng)自由水面波動(dòng)時(shí)，引起管子疲勞損傷。倒流：當(dāng)上升管引入汽包水容積，并且受熱很弱時(shí)，上升管中工質(zhì)的重位壓差大于循環(huán)回路的工作壓差，上升管中會(huì)發(fā)生水自上而下的流動(dòng)，稱(chēng)為循環(huán)倒流。上升管引入汽包汽空間時(shí)不會(huì)發(fā)生倒流。若倒流速度大，管子可有足夠冷卻；若倒流速度小，汽泡沿管壁緩慢流動(dòng)或上下波動(dòng)，則可能導(dǎo)致管子燒壞。經(jīng)廓評(píng)海柱旦禁駭卉扦令楔羚惡廬常集拼投腸殘輿伸肋枝瘴刃圃嚼薯鍍彭《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性自由水面：當(dāng)上升管引入汽包汽空間，發(fā)生循環(huán)停滯時(shí)管中工質(zhì)無(wú)法752.膜態(tài)沸騰：

熱負(fù)荷過(guò)高，汽泡在管子內(nèi)壁面聚集形成完整的汽膜，使管壁得不到水膜直接冷卻，導(dǎo)致管壁超溫。3.下降管帶汽與汽化：

汽包中的水進(jìn)入下降管時(shí)，因流阻和加速產(chǎn)生壓降使下降管進(jìn)口處發(fā)生自汽化；下降管進(jìn)口形成渦漩漏斗狀吸入蒸汽；汽包水容積內(nèi)所含蒸汽被帶入下降管中。這些都會(huì)導(dǎo)致下降管帶汽。其后果是使下降管中工質(zhì)密度減小，運(yùn)動(dòng)壓頭下降，影響回路正常水循環(huán)。耀偽駿雞埔佐寨鱗叫尤肛理牽尤乒愚蜘幸鋇禍汪詐嫩缺鷹羅沫群他敲鄂媒《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性2.膜態(tài)沸騰：耀偽駿雞埔佐寨鱗叫尤肛理牽尤乒愚蜘幸鋇禍汪詐76五、提高自然循環(huán)安全性措施：①減小并聯(lián)管子吸熱不均，保持爐內(nèi)溫度場(chǎng)均勻設(shè)計(jì)時(shí)將整面水冷壁劃分為若干個(gè)獨(dú)立的循環(huán)回路；采用四角布置燃燒器；將爐膛四角上1～2根管子取消或?qū)t膛設(shè)計(jì)成八角形。運(yùn)行中避免火焰偏斜；防止水冷壁管積灰結(jié)渣；限制最小負(fù)荷，避免因部分燃燒器停用造成更大的吸熱不均。沿高度方向采用多個(gè)小功率燃燒器，以減小爐內(nèi)熱偏差，避免局部熱負(fù)荷過(guò)高②降低汽水導(dǎo)管和下降管中的流動(dòng)阻力相當(dāng)于增加了工質(zhì)流動(dòng)的推動(dòng)力，因而可提高循環(huán)流速和循環(huán)倍率?？刹捎迷黾庸茏拥牧魍ń孛?、采用大直徑的管子、減少管子的長(zhǎng)度和彎頭等措施實(shí)現(xiàn)。衫纂僅乾哈司示稽褲男隙殿靡學(xué)腎惋扣鹵申妖鋁裂良饒授痔魁那礬絹逞鎂《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性五、提高自然循環(huán)安全性措施：衫纂僅乾哈司示稽褲男隙殿靡學(xué)腎77③水冷壁管采用適當(dāng)?shù)母叨?、管徑和流?dòng)阻力高度：高度↑，下降管與上升管內(nèi)工質(zhì)柱重差↑，利于水循環(huán)；高度↑，管子出口含汽率x↑，可能導(dǎo)致第二類(lèi)傳熱惡化，或循環(huán)倍率過(guò)低，循環(huán)回路失去自補(bǔ)償能力。管徑：管徑↓，金屬耗量↓，管內(nèi)工質(zhì)含汽率x↑，運(yùn)動(dòng)壓頭↑，但流動(dòng)阻力↑，同樣可能導(dǎo)致傳熱惡化和循環(huán)倍率過(guò)低。流動(dòng)阻力：上升管內(nèi)流阻↑，運(yùn)動(dòng)壓頭↓，不利水循環(huán)；但上升管內(nèi)流阻過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致上升管內(nèi)工質(zhì)流量隨壓差變化太敏感，不利于水循環(huán)穩(wěn)定。④防止下降管帶汽對(duì)高壓以上鍋爐，在下降管入口處加裝格板；采用大直徑集中下降管時(shí)，應(yīng)在入口處加裝十字板或格板。吼預(yù)椰節(jié)佑彼熊坎運(yùn)竣蘸慮搐滋痢贈(zèng)耀嘿恐腦宦丘榨日偉咱賜君墾灶碉夫《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性③水冷壁管采用適當(dāng)?shù)母叨?、管徑和流?dòng)阻力吼預(yù)椰節(jié)佑彼熊坎運(yùn)竣78⑤使流體在管內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)或破壞汽膜邊界層，避免傳熱惡化采用內(nèi)螺紋管：當(dāng)工質(zhì)在內(nèi)螺紋管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，發(fā)生強(qiáng)烈擾動(dòng)，將水壓向壁面并迫使汽泡脫離壁面被水帶走，破壞汽膜層的形成，使管內(nèi)壁溫度降低。加裝擾流子：擾流子是塞在管中的螺旋狀金屬薄片。在推遲傳熱惡化和降低壁溫方面，擾流子可起到與內(nèi)螺紋管類(lèi)似的作用，在強(qiáng)化傳熱方面不及內(nèi)螺紋管。瑟肉筷辛震唾速摟遼坦椿心凸蛤梳浪朵革流二菊撕烷繭別褲戴瘟歡脂棄爍《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性⑤使流體在管內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)或破壞汽膜邊界層，避免傳熱惡化瑟肉79光管：在x=0.3左右，壁溫開(kāi)始飛升，在x=0.6左右，壁溫達(dá)到第一個(gè)峰值，此后由于汽水混合物的流速增大，壁溫略有下降。大約在x=0.8左右，由于蒸干壁溫再次出現(xiàn)飛升。內(nèi)螺紋管：在x=0.8時(shí)壁溫才開(kāi)始飛升，充分說(shuō)明了內(nèi)螺紋管具有顯著抵抗膜態(tài)沸騰、推遲傳熱惡化的作用。水冷壁壁溫與含汽率x的關(guān)系1-內(nèi)螺紋管2-光管槐珠磚橋峰凋端者招襯搬銥杰晃醒侯梯拱孝花囑芥排嫂狼糠丈刨架諒歇凄《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性光管：在x=0.3左右，壁溫開(kāi)始飛升，在x=0.6左右，壁溫80

內(nèi)螺紋管抵抗膜態(tài)沸騰、推遲傳熱惡化的機(jī)理：由于工質(zhì)收到螺紋的作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，增強(qiáng)了管子內(nèi)壁面附近的擾動(dòng)，使水冷壁管內(nèi)壁面上產(chǎn)生的氣泡可以被旋轉(zhuǎn)向上運(yùn)動(dòng)的液體及時(shí)帶走。水流收到旋轉(zhuǎn)力的作用，緊貼內(nèi)螺紋槽壁面流動(dòng)，從而避免了氣泡在管子內(nèi)壁面上的積聚所形成的汽膜，保證了管子內(nèi)壁面上有連續(xù)的水流冷卻。由于推遲了傳熱惡化，因此發(fā)生傳熱惡化的管子位置離爐膛火焰中心較遠(yuǎn)，對(duì)應(yīng)熱負(fù)荷較低，且汽水流速較高，使管壁溫度不會(huì)因傳熱惡化而升高幅度過(guò)大。戮兌戈銀哈廓粳囂妝睬耽踴摧馴器候睫憾公榆撲謗鄙鉤研聚卑潘荔樂(lè)鍺揪《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性?xún)?nèi)螺紋管抵抗膜態(tài)沸騰、推遲傳熱惡化的機(jī)理：戮兌戈銀哈廓粳囂81

強(qiáng)制流動(dòng)鍋爐提高壓力可以提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，因此高參數(shù)是鍋爐發(fā)展的必然趨勢(shì)。當(dāng)壓力提高時(shí)，汽水密度差’-’’減小，自然循環(huán)的推動(dòng)力下降，因此須采用強(qiáng)制流動(dòng)。強(qiáng)制流動(dòng)鍋爐主要有三種類(lèi)型：控制循環(huán)鍋爐、直流鍋爐和復(fù)合循環(huán)鍋爐。

強(qiáng)制流動(dòng)鍋爐工作原理：為提高循環(huán)推動(dòng)力，在循環(huán)回路下降管系統(tǒng)增設(shè)循環(huán)泵。蒸發(fā)受熱面內(nèi)的工質(zhì)循環(huán)的推動(dòng)力為汽水密度差及循環(huán)泵壓頭。幌十癱融捌魄瑚瑰淀牲庸箕鉚陌僅斤礁匆瀑比菊舵加瀝只抗巫激膏手侍邯《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性強(qiáng)制流動(dòng)鍋爐提高壓力可以提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，因此高參數(shù)82控制循環(huán)鍋爐①結(jié)構(gòu)：具有汽包，循環(huán)回路下降管系統(tǒng)增設(shè)循環(huán)泵8，工質(zhì)流動(dòng)動(dòng)力為循環(huán)泵壓頭和工質(zhì)密度差。②特點(diǎn)：采用循環(huán)泵后，循環(huán)推動(dòng)力增大，循環(huán)倍率降低，循環(huán)穩(wěn)定。循環(huán)可靠性主要取決于循環(huán)泵的可靠性。痙宦曹忱刺短功銻臀掀蔚癥渙陋志旋匿注攏嗽矣寄乃塑絲入枷憐漢蹭洱眷《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性《鍋爐原理》課件第8章鍋爐水動(dòng)力特性控制循環(huán)鍋爐