《锅炉原理》4

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1、锅炉原理第十三章强制流动锅炉及其水动力特性§13-1直流锅炉一．直流锅炉的工作原理和特点1．直流锅炉的工作原理：在给水泵的压头作用下，工质顺序一次通过加热、蒸发、过热受热面。进口工质为水，出口工质为过热蒸汽。在蒸发、过热受热面之间没有固定的分界线。2．强制流动锅炉和自然循环锅炉结构上的不同主要是水冷壁的形式不同。3．直流锅炉的优点：（1）不用汽包，制造方便，降低制造成本，减少钢材消耗量。（2）没有汽包等厚壁元件，热应力小，惯性小，负荷变化速度快。（3）强制流动，安全有保障，受热面布置自由。（4）适合亚临界参数，也适合超临界参数。4．需要

2、解决的问题：（1）对锅炉给水品质要求高。因为不能排污，给水的全部盐分都进入蒸汽，70年代以后化学工业发展，化学处理水的树脂成本降低。（2）对自动控制系统要求高（工况参数变化太快，不好控制）。（3）要求有启动旁路系统。启动的时候总要求有流动的水冷却水冷壁，否则水冷壁不安全。在水冷壁的出口还是汽水混合物的时候，必须在启动旁路内进行汽水分离，把蒸汽送往过热器，水回到除氧器。5．强制流动锅炉的分类强制流动锅炉6．强制流动锅炉水冷壁的型式：水平围绕管圈式（拉母津式）、垂直管屏式（本生式）和回带式三种，见图13-2。§13-4强制流动锅炉蒸发受热面

3、的水动力特性一．系统的流动阻力1．在强制流动的受热面中有：流动阻力、重位压头损失、加速压力损失。2．在水平围绕管圈中流动阻力大，重位压头损失小；在垂直管屏中，流动阻力和重位压头损失不相上下。3．用总压力损失与质量流量的函数表示强制流动锅炉受热面的水动力特性。二．平置蒸发管中流动的不稳定性1．水平围绕管圈是平置蒸发管。在强制流动锅炉运行的时候，平置蒸发管的入口水总是有欠焓的。因而平置蒸发管中有热水段和蒸发段。2．公式的推导：（1）带热水段的蒸发管的压力损失包括热水段阻力和蒸发段阻力两部分，见（13-4）。（2）代入的方程有热水段平均比容方

4、程（13-5）、蒸发段平均比容方程（13-6）、热水段长度方程（13-7）、蒸发段长度方程（13-8）。（3）代入后，把方程整理得到（13-9）其中各个系数是物性系数组成，在（13-10）（13-11）（13-12）中。（1）用求极值的方法，对方程求导数，令导数为0。得到：（13加-1）这时：对应三个不同的实根，多值性。对应三个相同的实根，单值性。对应一个实根和两个虚根，单值性。水动力单值性的条件是：（5）把系数A、B、C代入方程，得到：（13加-2）本来把系数代入的时候，式子中的符号是小于等于号，但是理论计算不免有误差，于是把符号变成

5、小于号，并且在分母上加一个系数a，保持式子的正确性。这个式子说明：只要管子进口水的欠焓少，水动力特性就能单值。如果管子进口水的欠焓为零，水动力特性肯定单值。这一点从系数中也能看出来，如果管子进口水的欠焓为零，系数A为零，方程为二次方程，水动力特性是单值的。3．多值性的主要原因是汽和水的比容不同。4．防止水动力特性多值性的措施的本质是增加热水段的阻力，具体方法：加装节流圈和采用梯形管径。5．超临界压力下管子进口水焓比临界点的焓低很多的时候，就容易出现多值性。6．应当说不稳定性包括多值性和脉动。但是教科书中只把多值性叫做不稳定性。三．立置蒸

6、发管中流动的不稳定性1．上升流动中重位压头会改善阻力特性，但是在下降流动中则起到相反的作用。2．在多行程的流动中，随着行程的增多，重位压头的影响减少。四．蒸发管中的脉动1．脉动的定义：工质流量呈现周期性时就是脉动。2．脉动的表现形式：管间脉动、管屏间脉动和整体脉动。3．脉动的周期：几十秒到几分钟。1．立置管屏的脉动比平置管圈要严重。2．脉动的危害：因为工质流量变动，管子各区段管壁与不同工质接触，金属发生疲劳；容易引起金属管壁超温。3．脉动的形成原理不清楚。4．防止蒸发管中工质脉动的措施：（1）在热水段加装节流圈；（2）使用梯形管径；（3

7、）采取高质量流速，有хабенский的公式（13-20）、（13-21）（4）在含汽率为10～15%的地方安装呼吸箱。（5）《电站锅炉水动力计算方法》中规定：大于140kg/cm2的时候就没有脉动现象发生。五．蒸发管中的热偏差1．影响热偏差的因素吸热不均、流量不均（1）节流圈的影响在平置管圈中流量不均为（13-28）；相对于未加装节流圈的（13-29）流量不均系数有所增加，热偏差减少。（2）重位压头的影响上升管屏中流量不均系数为（13-30）；下降管屏中流量不均系数为（13-31），说明重位压头对上升流动有利，对下降流动不利。（3）图

8、13-39中给出不同焓增的情况下，受热不均对流量不均的影响。2．减少热偏差的措施（1）在蒸发管进口加装节流圈；（2）采用比较高的质量流速；（3）分成若干并联管组；（4）减少管组中的工质的焓增，采用中间混合；