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1、第十章自然循环及蒸发设备本章主要介绍内容:10-1蒸发设备10-2管内汽水两相流的基本特性10-3管内汽水两相流的压力降10-4自然循环计算原理10-5自然循环安全分析10-6提高循环安全性的措施§１０-１蒸发设备一、蒸发设备组成:1、作用:吸收炉内燃料燃烧放出的热量,把炉水加热成饱和蒸汽。2、组成:汽包、下降管、水冷壁联箱、水冷壁、导汽管等。3、自然循环蒸发设备工作流程：汽包→下降管→水冷壁下联箱→水冷壁→水冷壁上联箱→导汽管→汽包二、汽包（一）结构:圆形筒身、两端封头。1、长度10～26米（适合
2、容量、宽度、连接管子的要求）；2、内径1600～1800毫米，内部装炉水处理、汽水分离装置；3、壁厚80～100毫米；4、固定方式：支承、悬吊。（二）作用：连接受热面管子与管道;增加锅炉蓄热量;适应负荷变化、稳定气压（蓄热能力:单位压力变化引起锅炉蓄热量的变化的相对大小,蓄热量--蓄热能力）汽水分离;其它（控制蒸汽品质）。（三）安全运行运行状况:压力高,机械应力大;汽包、过热器出口加100%锅炉容量安全阀;汽包壁温度场不均匀,热应力增加;上下、内外温差小于50℃。三、水冷壁多根并列管构成，并列管
3、两端连在进口和出口联箱上。（一）水冷壁的作用:1、吸收炉内高温火焰辐射热,水冷壁内水吸热变成汽水混合物;2、降低炉墙温度,炉墙结构简化、减轻炉墙重量;3、降低炉墙及炉膛出口处烟气的温度,防止结渣。（二）类型：光管式、膜式、销钉式1、光管式水冷壁：（1）型式：单根水冷壁管之间无连接，各自独立固定。（2）结构：结构要素：管子外径d，管壁厚度δ，相邻管中心线距离s，管中心与炉墙内表面之间的距离e。影响传热和对炉墙保护作用因素:s/d-管子排列越密-对炉墙的保护作用好:e/d-管子背面吸热多并且保护作用
4、好。现代大型光管水冷壁特点:密排:s/d=1～1．1敷管式炉墙2、膜式水冷壁分类;轧制鳍片管、焊接鳍片管。结构：管子之间用鳍片连接。优点:1）炉膛严密性好,适用于正压或负压锅炉;2）炉膛与炉墙完全隔离,可采用无耐火材料敷管炉墙,只用保温材料,炉墙轻、启动快。3）水冷壁能承受较大侧向力,增加抗爆能力;4）辐射传热面积大,节省钢材。缺点:制造、检修工艺复杂,管间热应力要求小于50℃。3、销钉式水冷壁（1）形式：管外焊接d=6～12mm,L=20～25mm的销钉。（2）卫燃带：销钉式水冷壁管外覆盖铬矿砂耐
5、火材料，形成卫燃带。卫燃带作用:减少水冷壁吸热,提高炉温,稳定燃烧。为什么设置卫燃带？（燃烧无烟煤、贫煤时，减少水冷壁吸热，提高炉内温度，稳定燃烧。因无烟煤等的燃烧需要保证较高的温度。）（三）刚性梁：沿炉膛高度方向每2.3～3米布置一层围绕炉膛周界的腰带形横梁。作用:加固水冷壁炉墙，保护水冷壁炉墙。（侧压力）结构:刚性梁与水冷壁之间要有相对滑动，椭圆孔。（四）水冷壁安全工作水冷壁正常工作时，管壁温度只高于工质温度20-30℃。1、管内工质保持一定质量流速,产汽份额在一定限度内，保证管内核态沸腾;2、
6、管内清洁无垢。四、下降管型式：小直径分散型、大直径集中型作用:保证汽包内的炉水水连续不断地经过下降管供给水冷壁。分类:小直径分散下降:d=108～159mm，流动阻力大，系统复杂;大直径集中下降:d=325～428mm，流动阻力小,利于自然循环,节约钢材,简化布置。五、凝渣管：由后墙水冷壁向上延伸，到上部炉膛出口烟窗处拉稀布置而成。（防渣管）大容量锅炉后水冷壁工质由较粗的引出管由水平烟道引出，参与热交换，同时起到吊杆的作用。六、联箱、导汽管和连接管联箱：汇集再分配流体。导汽管：将水冷壁内的汽水混合物
7、送入汽包。连接管：在下降管与水冷壁下联箱之间布置，将水送入各个水冷壁管屏§１０—２管内汽水两相流的基本特性一、汽水两相流的流型水冷壁内工质的流动形式:单相水、汽水两相流、单相汽。具体如图所示单相水、过冷汽泡、饱和汽泡、弹状、环状、雾状、单相汽。二、汽水两相流的特性参数（一）汽水两相流动速度1、质量流速:工质流过单位流通断面积的质量流量称为～。2、循环流速:饱和温度下的水流过水冷壁流通断面时的流速。（二）含汽率1、质量含汽率:在汽水混合物中,蒸汽的质量流量与汽水混合物的总质量流量之比。2、容积含汽率:
8、蒸汽的容积流量与汽水混合物的容积流量之比。三、管内沸腾传热（一）管内传热区域：如图1）单相水的对流传热区;2）欠热沸腾传热区;3）饱和核态沸腾传热区;4）两相强迫对流传热区;5）液体欠缺对流传热区6）单相过热蒸汽对流传热区。（二）管壁温度计算：℃tnb管内壁温度；tg工质温度；β结构参数；q热负荷；α2对流放热系数。（三）沸腾传热恶化表现：管壁对工质的放热系数急剧下降,管壁温度迅速上升。1、第一类沸腾传热恶化热负荷很高时,在核态沸腾区汽化中心密集,汽泡集合在管壁上形成
