第九章-自然循环原理及计算.ppt

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1、第九章自然循环原理及计算§1、锅炉水动力学基础汽水混合物的流型与传热两相流体的基本参数§2、自然循环锅炉的水循环及计算自然循环的基本概念简单循环回路水循环计算自然循环故障及其可靠性校验§1锅炉水动力学基础1、两相流体的流动结构2、水冷壁管内传热3、两相流体的速度4、两相流体的含汽率5、两相流体的密度自然循环弹状结构含汽率x增大，汽泡开始合并成弹状大汽泡，形成阻力较小的汽弹1/41、两相流体的流动结构泡状结构当汽水混合物中含汽率x较小时，蒸汽呈细小的汽泡，主要在管子中心部分向上运动汽水混合物在垂直管中作上升运动汽、液两相数量，即质量含汽率x不断变化；汽、液两相间存在相对运动

2、；产生汽泡趋中效应雾状结构当含汽率x再增大时，管壁上水膜变薄，汽流将水膜撕破成小水滴分布于蒸汽流中被带走，汽与水形成雾状混合物，称为雾状或液雾结构两相流体的流动结构柱状结构含汽率x继续增大，弹状汽泡汇合成汽柱并沿着管子中心流动，而水则成环状沿着管壁流动，形成汽柱状或称水膜环状流动结构2/4两相流体的流动结构汽水混合物在水平管中流动在浮力与重力作用下，管子上部蒸汽多。当流速小到一定程度时，形成汽、水分层流动。管子上部与蒸汽接触，管壁温度升高，可能过热损坏；在汽水分层的交界面处，由于汽水波动，产生疲劳损坏。3/4汽水混合物流速愈小；含汽率愈大；管子的倾角愈小，汽水分层愈易发

3、生。对自然循环锅炉，管子倾角应大于30，以防止发生分层流动。水冷壁管内饱和沸腾可分为核态沸腾和沸腾传热恶化两种工况2、水冷壁管内传热核态沸腾汽泡强烈扰动，传热性能良好，管内壁温度接近于水的饱和温度，得到良好的冷却沸腾传热恶化第一类传热恶化（膜态沸腾）热负荷很高，管内壁汽化核心急剧增加，形成连续的汽膜，对流放热系数α2急剧下降，管壁得不到液体冷却超温破坏。特性参数为临界热负荷第二类传热恶化（蒸干）热负荷比前者低、但含汽率很高时（出现液雾状），汽流将水膜撕破或因蒸发使水膜部分或全部消失，管壁直接与蒸汽接触而得不到液体的足够冷却，对流放热系数α2急剧下降，金属壁温tb急剧增加

4、，特性参数是工质的临界含汽率。4/43、两相流体的速度质量流速单位时间流经单位流通截面的工质质量循环流速w0上升管开始沸腾处的饱和水的质量流速式中：G为工质的质量流量；为容积流量1/4两相流体的速度折算速度假定蒸汽或水容积占据管子全部截面时的速度D为蒸汽质量流量混合物速度真实速度2/44、两相流体的含汽率3/4容积含汽率蒸汽容积流量与汽水混合物容积流量之比质量含汽率x汽水混合物中蒸汽的质量流量与汽水混合物总质量流量之比截面含汽率φ蒸汽所占截面与管子总截面之比上升流动C<1,φ<β；下降流动C>1,φ>βAA4/45、两相流体的密度混合物密度ρhu真实密度ρzsAA§2自

5、然循环锅炉的水循环及计算1、自然循环的基本概念2、简单回路水循环计算3、自然循环故障及安全性检查自然循环简单循环回路压差平衡式(取向下为正)自然循环的工作原理下降管中水与上升管中汽水混合物间的重位压头差使水在回路中产生环形流动，水循环1、自然循环的基本概念1/2式中h、hi―下降管的高度（即循环回路的高度）及上升管各区段的高度，m；―下降管中工质及上升管各区段工质的平均密度，kg/m3；Pxj、Pss―下降管及上升管流动阻力损失，Pa自然循环的基本概念运动压头Pyd下降管与上升管中工质液柱重差，维持回路自然循环的动力，用以克服下降管与上升管中工质的流动阻力2/2循环倍

6、率K循环回路中水流量G与回路中产生的蒸汽量D之比，即1kg水全部变成蒸汽需在回路中循环多少次有效压头pe在数值上等于下降管的阻力上升管受热,含汽率X不断增加，分区段进行计算，把结构、受热相近的划为一段。f是上升管开始沸腾点受热前段hrq受热后段hrh上联箱至汽包水位段hd阻力损失段hc不含汽段hrs含汽段hhd2/10上升管区段的划分2、简单回路水循环计算2、简单回路水循环计算压差法水循环计算1/10段内的流动阻力和加速压降段内的流动阻力和加速压降循环回路的特性曲线和工作点1.确定循环回路工作点的图解法图12－6确定工作点的图解法先假定几个循环流量(或流速)的数值，通常假

7、定三个w，G1、G2、G3，分别计算出相应的下降管压差和上升管压差值，再将这几个压差值连接起来就得到Sss和Sxj的特性曲线。这两条压差特性曲线的交点A即为简单回路工作点，其对应的G0和S0即为工作点的循环流量和压差。复杂回路的压差特性曲线和工作点其主要步骤为：①利用简单回路绘制压差特性曲线的方法，通过计算作出各管组或管子在一定条件下的压差特性曲线；②寻找所有回路的共同部分，将各曲线合成，得出整个系统的总特性曲线，并求出回路的总工作点；③再按相反的秩序或通过分析，从总工作点反推求得各管组或管子压差特性曲线的工作点。压差特性曲线