单元电厂热力设备及运行第06章锅内流动过程

《单元电厂热力设备及运行第06章锅内流动过程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、华北电力大学环境科学与工程学院电厂热力设备及运行任课教师：杨官平二○一一年一月封面自然循环原理及特性清洁蒸汽获得第六章锅内流动过程第一节自然循环原理及特性定义：依靠汽和水的密度差自然形成的循环流动过程，称为自然循环。研究目的：了解蒸发受热面中水动力流动特性，保证运行安全可靠。循环回路的组成：由汽包、下降管、下联箱、上升管组成。一、自然循环的形成当上升管受热时，部分水蒸发，形成蒸汽。下降管不受热，管中仍然是水。由于蒸汽密度小于水的密度，因而上升管中汽水混合物的密度小于下降管中水的密度，形成密度差。此密度差促使上升管中汽水混

2、合物向上流动，下降管中水向下流动，形成自然循环。图6-1简单自然循环回路1-汽包；2-下降管；3-下联箱；4-上升管二、压差平衡式在稳定流动状态下，回路上任意一个截面上的作用力是平衡的。为了分析问题的方便，取下集箱A-A面作为受力分析面。二、压差平衡式上式为简单循环回路压差平衡式。公式左侧：汽包水面与下联箱在下降管侧的总压差。表明水流过下降管时，由于流动阻力而产生压降，故汽包水面与下联箱间的压差比下降管中水柱重量产生的压差小些。公式右侧：汽包水面与下联箱在上升管侧的总压差。表明汽水混合物流过上升管时，由于流动阻力而产生压

3、降，故汽包水面与下联箱间的压差要比上升管内汽水柱重量所产生的压差大些。三、运动平衡方程Sm-运动压头。意义：下降管与上升管中工质柱重差，表示自然循环的推动力。作用：用于克服流动的总阻力。四、有效压头方程Sef-有效压头。意义：循环回路中运动压头克服上升管的流动阻力后剩余的部分水循环动力.作用:稳定流动时用于克服回路中下降管的流动阻力。有效压头愈大，用以克服的下降管阻力就愈大，也就是循环的水量愈大，水循环愈强烈。五、影响运动压头的因素饱和水与饱和汽的密度差：锅炉压力越大，饱和水与饱和汽的密度差越小，运动压头越小,水循环越困

4、难。当锅炉压力达到临界压力(22.1MPa)时，饱和水与饱和汽的密度差等于零，运动压头等于零，就不可能维持水循环。实践证明，当锅炉压力大于19.2MPa时，就不能保持稳定的水循环，必须采用强制循环锅炉或直流锅炉。循环回路高度：循环回路高度越高，运动压头越大，水循环越稳定。上升管中的含汽率：上升管中的含汽率越大，上升管中的汽水混合物的密度越小，运动压头越大，水循环越稳定。但蒸汽太多，上升管阻力大，运动压头反而减小，因此存在最佳含汽率。六、自然循环的可靠性指标1.循环流速定义：在循环回路中，按工作压力下饱和水密度折算的上升管

5、入口处的水流速。用w0表示。意义：循环流速直接反映了管内流动的工质，将管外传入的热量和所产生的汽泡带走的能力，从而说明能否维持管壁温度正常，是判断自然循环安全的重要指标。在稳定流动中，循环流速不变。循环流速越大，进入上升管的水越多，从管壁带走的热量及所产生的汽泡越多，管壁的冷却效果越好，管壁就越不会超温，水循环越安全。2.循环倍率定义：在循环回路中，进入上升管的水量G与上升管出口的蒸汽量D之比，称为循环倍率K。K=G/D(6-8)意义：上升管中每产生1kg的蒸汽需要进入上升管的循环水量，或进入上升管的循环水量需要经过几次

6、循环才能全部变成蒸汽。循环倍率越大，表明上升管出口汽水混合物中水的份额越大，则管壁水膜稳定，水循环就越安全。但循环倍率过大，运动压头太小，可能出现循环停滞等水循环故障。七、自然循环特性自然循环特性：热负荷与循环流速之间的关系。锅炉热负荷Q上升,蒸发量D上升，含汽率X上升，运动压头Sm上升，循环流速w0上升；但Q增加过大，流动阻力上升很快，又将导致循环流速w0下降。Q增加,Sm增加起主要作用，w0上升；而Q增加过大,阻力增加起主要作用，反使w0下降。图6-2循环流速与热负荷之间的关系七、自然循环特性自补偿能力：随锅炉热负荷

7、Q(质量含汽率X)的增加，循环回路水流量G(循环水流速w0)相应增大的能力。自补偿能力可避免管壁超温。界限循环倍率Kjx：对应自然循环失去自补偿能力（最高循环流速）时的循环倍率。界限含汽率Xjx：对应自然循环失去自补偿能力（最高循环流速）时的含汽率。K过小（X过大），将失去自补偿能力，发生传热恶化,造成管壁超温。K过大（X过小)，运动压头太小，可能出现循环停滞等水循环故障。回路循环倍率K应大于界限循环倍率Kjx，对应的质量含汽率X应小于界限质量含汽率Xjx。七、自然循环特性锅炉压力(Mpa)3.92～5.8810.2～1

8、1.7613.73～15.6916.67～18.63锅炉蒸发量(t/h)35～240160～420400～670≥800界限循环倍率Kjx1053>2.5推荐循环倍率15～257～154～84～6表6-1界限循环倍率和推荐循环倍率八、自然循环常见故障水循环故障：在自然循环锅炉的循环回路中，因水循环不正常而导致的炉管损