强制流动锅炉及其水动力特性

第二节直流锅炉的水动力特性
p
Δp G G
G
G1
G2
G3
第二节直流锅炉的水动力特性
（ 1. 水平蒸发受热面中的水动力不稳定性
（1）定性分析

Δ p与G间的一般关系
p (


l G vhu 2 ) KG vhu 2 d n 2 gf
2


v与 Δ p随G 的变化规律，要具体看 G 二者何者为大， hu Δ p可能随流量而增大，也可能在一定范围内下降。 由G与 的不同组合可以得出相同的Δ p，存在多值 v
第二节直流锅炉的水动力特性
（3.
影响锅炉水动力多值性因素分析
（

1) 欠焓的影响 进口欠焓越小，水动力越稳定；
第二节直流锅炉的水动力特性
2) 压力的影响 多值性出现的主要原因是由于汽和水的比容 不同，随压力的升高，比容的差值 减小（ v ' v '），流动趋于稳定。 '
第二节直流锅炉的水动力特性
p plz pzw • 重位压头的存在恶化阻力特性，因此，一次下降 流动时，工质流量不稳定。第二节直流锅炉的水动力特性
3)．组合
• 先下降后上升的布置要好于先上升后下降。 • 先下降时，含汽率低，不易产生多值，含汽率高 时，处于上升段，重位压头起有利作用。
多值性，差
亦多值，但好一些
第一节 直流锅炉概述

一、直流锅炉的工作原理
省煤器 过热器
给水泵
水冷壁
（1）强制流动
（2）一次通过，K=1，G=D
第一节 直流锅炉概述

二、直流锅炉的优点和缺点
1．优点
1）适合于任何压力，压力越高，稳定性越好； 2 ）无锅筒，重量轻，管径小，支撑简单，钢材 耗量少20~25%， 3 ）蒸发受热面布置比较自由，不必要一定垂直 布置； 4）启动快，停炉时间短。
第十三章强制流动锅炉
第一节 直流锅炉概述 第二节 直流锅炉的水动力特性 第三节超临界压力下水冷壁管内传热 第四节低倍率和复合循环锅炉 第五节强制循环锅炉 第六节直流锅炉的启动系统
自然循环锅炉，最高达18.5MPa，有锅筒 锅炉按工质在 蒸发部分的流 动方式分为 直流锅炉 强制流动锅炉 复合循环锅炉 多次强制循环锅炉
可得： i qh 7.46
' 1 "
第二节直流锅炉的水动力特性
2. 垂直蒸发管中流动不稳定性
上升 又可以分为 下降
多次上升、下降
第二节直流锅炉的水动力特性
1)．上升管
p plz pzw
• 重位压头有利于流动特性趋于稳定，改善阻力特 性，一般情况下不出现多值性。
2)．下降管

水动力特性 — 研究强制流动时并列布置蒸发管的 压力降与流量间的关系，关心蒸发受热面工作可靠性。 直流锅炉蒸发受热面内的水动力特性的三个问题 ： （1）水动力不稳定性； （2）脉动； （3）热偏差。
第二节直流锅炉的水动力特性
一、水动力不稳定性问题

并列管子组成的管系，如果对应于一个压降 可能有2~3个流量——则表现为水动力不稳定性。 由于出现了水动力特性的多值性，就可能使 并列工作的蒸发管中产生流量偏差及热偏差，严重 时，使管子烧坏。
3) 质量流速的影响 质量流速越低，越容易发生水动 力多值性。
第二节直流锅炉的水动力特性
4) 热负荷q的影响
热负荷越低，越容易发生水动力多值性。
5) 锅炉负荷的影响
锅炉负荷越低，越容易发生水动力多值性。
6) 重位压头的影响 重位压头越低，越容易发生水动力多值性。
第二节直流锅炉的水动力特性
4. 稳定水动力特性的方法
第一节 直流锅炉概述
1. 螺旋式水冷壁
第一节 直流锅炉概述
2. UP型水冷壁
第一节 直流锅炉概述
3. 多次上升式
第十三章强制流动锅炉
第一节 直流锅炉概述 第二节 直流锅炉的水动力特性 第三节超临界压力下水冷壁管内传热 第四节低倍率和复合循环锅炉 第五节强制循环锅炉 第六节直流锅炉的启动系统
第二节直流锅炉的水动力特性
第一节 直流锅炉概述

2．缺点
（ 1）给水泵的耗电大； （ 2）给水品质要求高； （ 3）自动调节性能要求高； （ 4）要用启动旁路系统（在锅炉点火启动的初期，
蒸汽不合格，需要旁路掉）。
第一节 直流锅炉概述

三、直流锅炉水冷壁的结构形式（图示）
螺旋式 现代直流锅炉的管圈形式 一次上升式（UP型） 多次上升式
第二节直流锅炉的水动力特性
1．影响管间脉动的因素 试验研究表明，管间脉动的主要影响因 素之一是：热水段与蒸发水段阻力之比。 越 大，脉动的幅度越小。 外因：蒸发开始处的局部热负荷突然升 高； 内因：由于局部压力的升高，造成工质 及金属的蓄热变化。
hu


性是必然的。
第二节直流锅炉的水动力特性
（2）理论推导（定量分析）——略
p f (G )
p A(w )3 B(w ) 2 C(w )
（其解可能存在多个极值。
第二节直流锅炉的水动力特性
3）
分析：
p f (G )
特例：当 i 0 ，进口水无欠焓时，A=0，B 改变符号，即，
p B( w ) 2 C ( w )
可知：二次曲线为单值性，总是稳定的
第二节直流锅炉的水动力特性

推导极值不存在的条件
dp 3 A( w ) 2 2 B( w ) C 0 d ( w )
B B 2 3 AC w 3A
2 如果， B 3 AC 0 ，则不存在实根，即没有极值存在，
减小受热偏差——热偏差造成流量分配不均 6) 从而引起水动力不稳定。 6) 控制下辐射区水冷壁出口温度。 7) 控制水冷壁热负荷。

第二节直流锅炉的水动力特性
二、蒸发管中的脉动
脉动 — 管中的工质流量呈
周期性变化，危害十分严重。 但是，脉动的机理还不十分 清楚。 管间脉动 脉动的类型 管屏间脉动 全炉脉动
提高质量流速 它是提高水动力稳定 性的最有效方法。 2) 提高启动压力 3) 采用进口加装节流圈----- 将单相流体的阻力特性 曲线（二次曲线），叠加 在多值的、可能不稳定的 曲线上，当节流圈的阻力 足够大时，就可得到单调 升曲线。
1)
第二节直流锅炉的水动力特性
5)
4) 减小进口工质欠焓——减小了热水段长度。