2 锅炉水动力学基础
第11章 锅炉水动力学及过内传热基础(西交大 锅炉原理 考研复试)
第11章锅炉水动力学及过内传热基础1.锅炉的水循环方式有哪些，是如何区分的，各种循环方式的特点是什么？答：根据工质流经蒸发受热面的流动动力和循环方式及特点，锅炉的水循环方式可分为：（1）自然循环锅炉自然循环锅炉蒸发受热面中工质的流动动力是不受热的下降管与受热的上升管之间的密度差。
自然循环锅炉特征是有一个锅筒，是蒸发受热面和过热器之间的固定分界点。
主要特点是流动方式简单，水动力特性稳定，运行可靠，以往在亚临界压力以下的锅炉中得到广泛使用。
（2）多次强制循环锅炉多次强制循环锅炉蒸发受热面中，工质的流动动力除了依靠汽水混合物与水的密度差之外，主要依靠锅炉循环回路的下降管上装加的循环泵的压头。
下降管上的循环泵是其与自然循环的主要区别。
多次强制循环锅炉主要用于亚临界压力锅炉。
（3）直流锅炉直流锅炉蒸发受热面中工质的流动动力是锅炉给水泵的压头。
直流锅炉没有锅筒，蒸发受热面中的工质为一次性通过的强迫流动，这是与自然循环锅炉的主要区别。
适用的压力范围很广，尤其是超临界参数的锅炉。
(4)复合循环锅炉复合循环锅炉的基本特点是在中间也装了一台循环泵，循环泵只在低负荷时工作，使一部分水经过再循环管路在蒸发受热面中进行再循环，以充分冷却蒸发受热面，而在高负荷时停止工作，自动切换成直流锅炉运行状态。
复合循环锅炉主要用于超临界参数的锅炉。
2.受热管垂直向上流动有哪几种主要流型？水平流动的流动结构有什么特点？答：受热垂直上升管内汽液两相流动的主要流型有：泡状流型、弹状流型、环状流型、液滴环状流型及雾状流型。
汽液两相流体在水平管中流动时的特点是：由于受到浮升力的影响，蒸汽多聚集在管子的上部，形成不对称的流动结构。
随着汽水混合物流速减小或管子直径增大，这种不对称性特别明显。
3.何谓均相流动模型及分相流动模型？答：均相流动模型：这种模型假定两相流体流动时非常均匀，看作是具有平均流体特性的均质单相流体，汽液两相之间没有相对速度且处于热力学平衡状态。
注册动力考试知识点总结
注册动力考试知识点总结一、总论1、注册动力工程师是指负责设计、施工、安装或者维护锅炉、压力容器、压力管道等动力设备的专业技术人员。
注册动力工程师考试是对从事动力工程相关工作的专业人才进行资格认证的一种考试，是保证工程安全质量的重要手段。
2、注册动力工程师考试的知识点涉及很多领域，包括动力工程原理、锅炉篇、蒸汽机械篇、内燃机篇、压力容器篇、锅炉安全技术和节能技术等方面的知识。
考生需要全面掌握这些知识，并且掌握一定的理论基础和实践技能，才能够通过考试。
3、注册动力工程师考试的知识点之间存在着一定的联系和依存关系，考生不仅要了解每个知识点的具体内容，还需要了解它们之间的关联、相互作用和应用。
二、动力工程原理1、动力工程概论（1）动力工程的基本概念和发展历程（2）动力工程的基本原理和基本理论（3）动力工程在现代工业生产中的重要性和作用2、热力学基础（1）热力学的基本概念和基本法则（2）热力学过程和热力学循环（3）热力学计算的基本方法和步骤3、流体力学基础（1）流体力学的基本概念和基本理论（2）流体的物理性质和流体的流动规律（3）流体力学在动力设备中的应用4、传热基础（1）传热的基本概念和基本理论（2）传热的传递方式和传热的计算方法（3）传热在动力设备中的应用5、燃烧基础（1）燃烧的基本概念和基本原理（2）燃烧的化学反应和燃烧的能量转换（3）燃烧在动力设备中的应用6、换热器基础（1）换热器的基本概念和基本原理（2）换热器的分类和换热器的工作原理（3）换热器在动力设备中的应用三、锅炉篇1、锅炉构造（1）锅炉的基本构造和工作原理（2）锅炉的各部件和各部件的作用（3）锅炉的分类和锅炉的主要参数2、燃烧系统（1）燃烧系统的基本构造和工作原理（2）燃烧系统的燃料供给和燃料燃烧（3）燃烧系统的调整和燃烧系统的安全控制3、水循环系统（1）水循环系统的基本构造和工作原理（2）水循环系统的水质管理和水循环系统的回收利用（3）水循环系统的运行调整和水循环系统的故障处理4、蒸汽系统（1）蒸汽系统的基本构造和工作原理（2）蒸汽系统的蒸汽产生和蒸汽利用（3）蒸汽系统的蒸汽调整和蒸汽系统的安全控制5、锅炉运行和维护（1）锅炉的运行管理和锅炉的维护保养（2）锅炉的故障处理和锅炉的安全保护（3）锅炉的考核评定和锅炉的质量检验四、蒸汽机械篇1、蒸汽机械基础（1）蒸汽机械的基本概念和基本原理（2）蒸汽机械的构造和蒸汽机械的工作过程（3）蒸汽机械的工作性能和蒸汽机械的调整方法2、蒸汽轮机（1）蒸汽轮机的基本概念和结构（2）蒸汽轮机的工作原理和蒸汽轮机的工作过程（3）蒸汽轮机的运行调整和蒸汽轮机的维护保养3、蒸汽发电机组（1）蒸汽发电机组的基本概念和结构（2）蒸汽发电机组的工作原理和蒸汽发电机组的工作过程（3）蒸汽发电机组的运行调整和蒸汽发电机组的维护保养五、内燃机篇1、内燃机基础（1）内燃机的基本概念和基本原理（2）内燃机的构造和内燃机的工作过程（3）内燃机的工作性能和内燃机的调整方法2、柴油机（1）柴油机的基本概念和结构（2）柴油机的工作原理和柴油机的工作过程（3）柴油机的运行调整和柴油机的维护保养3、汽油机（1）汽油机的基本概念和结构（2）汽油机的工作原理和汽油机的工作过程（3）汽油机的运行调整和汽油机的维护保养4、发动机组（1）发动机组的基本概念和结构（2）发动机组的工作原理和发动机组的工作过程（3）发动机组的运行调整和发动机组的维护保养六、压力容器篇1、压力容器的基本概念和基本原理（1）压力容器的定义和压力容器的分类（2）压力容器的结构和压力容器的使用条件（3）压力容器的材料和压力容器的制造要求2、压力容器的设计与制造（1）压力容器的设计计算和压力容器的制造工艺（2）压力容器的动力学配合和压力容器的检测评定（3）压力容器的安装使用和压力容器的维护保养3、压力容器的安全与节能（1）压力容器的安全技术和压力容器的安全监控（2）压力容器的安全评定和压力容器的安全管理（3）压力容器的节能技术和压力容器的节能环保七、锅炉安全技术1、锅炉安全管理（1）锅炉安全管理的基本概念和体系（2）锅炉安全管理的法规规定和作业规程（3）锅炉安全管理的责任和措施2、锅炉事故与处理（1）锅炉事故的发生原因和类型（2）锅炉事故的预防和控制措施（3）锅炉事故的处理和事故调查3、锅炉检测与评定（1）锅炉的日常检测和定期检测（2）锅炉的评定标准和评定方法（3）锅炉检测的要求和检测的程序八、锅炉节能技术1、锅炉节能管理（1）锅炉节能管理的基本概念和体系（2）锅炉节能管理的法规规定和作业规程（3）锅炉节能管理的责任和措施2、锅炉节能技术（1）锅炉节能的原理和方法（2）锅炉燃烧的节能技术和锅炉换热的节能技术（3）锅炉水循环的节能技术和锅炉蒸汽的节能技术3、锅炉节能设备（1）锅炉节能设备的分类和作用（2）锅炉节能设备的选择和应用（3）锅炉节能设备的安装和维护保养以上是注册动力考试知识点总结，参加注册动力考试的考生需要全面掌握以上内容，并且在实践中不断积累经验，才能够顺利通过考试，获得注册动力工程师的资格证书。
锅炉水动力特性课件
锅炉水动力系统是发电厂的重要组成部分，其运行状况直接影响到整个发电厂的效率和安全性。锅炉 水动力系统的稳定运行能够保证蒸汽的供应，从而确保汽轮机的正常运转。同时，锅炉水动力系统的 优化运行还能够降低能耗，提高发电效率，为电厂的经济效益和社会效益做出贡献。
锅炉水动力特性分析
流动特性
01
02
温度对水动力特性的影响主要体现在汽化现象和蒸汽流动方 面。随着温度的升高，水的汽化压力增大，可能导致汽塞和 流动阻塞等问题。同时，蒸汽流动的摩擦阻力也随温度升高 而增大。
流动状态与结构
流动状态对锅炉水动力特性的影响主要体现在水循环和热 传导方面。不同的流动状态对水循环的稳定性和传热效果 有显著影响。合理的流动结构和状态是保证锅炉水动力特 性的关键。
压力波动
锅炉运行过程中，压力可 能会出现波动，这会影响 到锅炉的安全和效率。
汽液相变压力
在锅炉的蒸发和冷凝过程 中，汽液相变对压力特性 有重要影响。
传热特性
传热方式
锅炉内的传热主要通过热传导、 热对流和热辐射三种方式进行。
传热效率
锅炉的传热效率与受热面的材料、 温度、水质等因素有关。
传热不均与热偏差
03
层流与湍流
锅炉内的水流状态可能是 层流或湍流，层流流动平 稳，湍流则具有随机性和 不规则性。
流动阻力
水流在锅炉内流动会遇到 阻力，如摩擦阻力和局部 阻力。
流动稳定性
锅炉内的流动稳定性对水 动力特性的影响较大，不 稳定流动可能导致水击等 问题。
压力特性
压力分布
锅炉内的压力分布与水的 温度、密度、位置等因素 有关。
自适应控制
根据锅炉水动力特性的变化， 自动调整控制参数，以适应系 统变化。
2021年注册公用设备工程师(暖通空调)基础考试题库
2021年注册公用设备工程师（暖通空调）《基础考试》题库【历年真题（部分视频讲解）＋章节题库＋模拟试题】目录•第一部分历年真题[部分视频讲解]o【公共基础（上午）】▪2020年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解▪2019年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解▪2018年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2017年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2016年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2014年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]详解[部分视频讲解]▪2012年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2011年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2010年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2009年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解▪2008年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解o【专业基础（下午）】▪2020年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2019年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2018年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2017年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解详解▪2014年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2013年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2012年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2011年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2010年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2009年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2008年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2007年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2006年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解详解•第二部分章节题库o【公共基础（上午）】▪第一章高等数学▪第一节空间解析几何▪第二节微分学▪第三节积分学▪第四节无穷级数▪第五节常微分方程▪第六节线性代数▪第七节概率与数理统计▪第二章普通物理▪第一节热学▪第二节波动学▪第三节光学▪第三章普通化学▪第一节物质的结构与物质状态▪第二节溶液▪第三节化学反应速率及化学平衡▪第四节氧化还原反应与电化学▪第五节有机化学▪第四章理论力学▪第一节静力学▪第二节运动学▪第三节动力学▪第五章材料力学▪第一节拉伸与压缩▪第二节剪切与挤压▪第三节扭转▪第四节截面的几何性质▪第五节弯曲▪第六节应力状态与强度理论▪第七节组合变形▪第八节压杆稳定▪第六章流体力学▪第一节流体的主要物性与流体静力学▪第二节流体动力学基础▪第三节流动阻力与能量损失▪第四节孔口、管嘴和有压管道恒定流▪第五节明渠恒定流▪第六节渗流、井和集水廊道▪第七节相似原理与量纲分析▪第七章电气与信息▪第一节电磁学概念▪第二节电路知识▪第三节电动机与变压器▪第四节信号与信息▪第五节模拟电子技术▪第六节数字电子技术▪第八章计算机应用基础▪第一节计算机系统▪第二节信息表示▪第三节常用操作系统▪第四节计算机网络▪第九章工程经济▪第一节资金的时间价值▪第二节财务效益与费用估算▪第三节资金来源与融资方案▪第四节财务分析▪第五节经济费用效益分析▪第六节不确定性分析▪第七节方案经济比选▪第八节改扩建项目经济评价特点▪第九节价值工程▪第十章法律法规▪第一节中华人民共和国建筑法▪第二节中华人民共和国安全生产法▪第三节中华人民共和国招标投标法▪第四节中华人民共和国合同法▪第五节中华人民共和国行政许可法▪第六节中华人民共和国节约能源法▪第七节中华人民共和国环境保护法▪第八节建设工程勘察设计管理条例▪第九节建设工程质量管理条例▪第十节建设工程安全生产管理条例o【专业基础（下午）】▪第1章工程热力学▪ 1.1 基本概念▪ 1.2 准静态过程、可逆过程与不可逆过程▪ 1.3 热力学第一定律▪ 1.4 气体性质▪ 1.5 理想气体基本热力过程及气体压缩▪ 1.6 热力学第二定律▪ 1.7 水蒸气和湿空气▪ 1.8 气体和蒸汽的流动▪ 1.9 动力循环▪ 1.10 制冷循环▪第2章传热学▪ 2.1 导热理论基础▪ 2.2 稳态导热▪ 2.3 非稳态导热▪ 2.4 导热问题数值解▪ 2.5 对流换热分析▪ 2.6 单相流体对流换热及准则关联式▪ 2.7 凝结与沸腾换热▪ 2.8 热辐射的基本定律▪ 2.9 辐射换热计算▪ 2.10 传热与换热器▪第3章工程流体力学及泵与风机▪ 3.1 流体动力学基础▪ 3.2 相似原理和模型实验方法▪ 3.3 流动阻力和能量损失▪ 3.4 管路计算▪ 3.5 特定流动分析▪ 3.6 气体射流▪ 3.7 气体动力学基础▪ 3.8 泵与风机与网络系统的匹配▪第4章自动控制▪ 4.1 自动控制与自动控制系统的一般概念▪ 4.2 控制系统数学模型▪ 4.3 线性系统的分析与设计▪ 4.4 控制系统的稳定性与对象的调节性能▪ 4.5 控制系统的误差分析▪ 4.6 控制系统的综合和校正▪第5章热工测试技术▪ 5.1 测量技术的基本知识▪ 5.2 温度的测量▪ 5.3 湿度的测量▪ 5.4 压力的测量▪ 5.5 流速的测量▪ 5.6 流量的测量▪ 5.7 液位的测量▪ 5.8 热流量的测量▪ 5.9 误差与数据处理▪第6章机械基础▪ 6.1 机械设计的基本知识▪ 6.2 平面机构的自由度▪ 6.3 平面连杆机构▪ 6.4 凸轮机构▪ 6.5 螺纹连接▪ 6.6 带传动▪ 6.7 齿轮机构▪ 6.8 轮系▪ 6.9 轴▪ 6.10 滚动轴承▪第7章职业法规▪7.1 中华人民共和国建筑法▪7.2 中华人民共和国节约能源法▪7.3 中华人民共和国环境保护法▪7.4 中华人民共和国水污染防治法▪7.5 中华人民共和国固体废物污染环境防治法▪7.6 中华人民共和国招投标法▪7.7 中华人民共和国合同法▪7.8 民用建筑节能管理规定▪7.9 建设工程安全生产管理条例▪7.10 建设工程质量管理条例▪7.11 工程建设监理规定▪7.12 蒙特利尔议定书▪7.13 绿色建筑评价标准▪7.14 城镇燃气设计规范▪7.15 锅炉房设计规范▪7.16 特种设备安全监察条例▪7.17 通风与空调工程施工质量验收规范▪7.18 氢气站设计规范▪7.19 大气污染物综合排放标准▪7.20 氧气站设计规范▪7.21 地源热泵系统工程技术规范▪7.22 建设工程勘察设计管理条例▪7.23 建筑设计防火规范▪7.24 大气污染区综合排放标准▪7.25 压缩空气站设计规范▪7.26 安全防范工程技术标准▪7.27 工业金属管道工程施工规范•第三部分模拟试题o【公共基础（上午）】▪注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》模拟试题及详解（一）▪注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》模拟试题及详解（二）o【专业基础（下午）】▪注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》模拟试题及详解（一）▪注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》模拟试题及详解（二）内容简介本题库是2021年注册公用设备工程师（暖通空调）《基础考试》的题库，包括历年真题（部分视频讲解）、章节题库和模拟试题三大部分：（1）第一部分为历年真题（部分视频讲解）：本部分包含：①公共基础考试（上午）2008～2014、2016～2020年的考试真题，其中共有264道真题配有视频讲解；②专业基础考试（下午）2008～2011年、2013年、2016～2020年的考试真题，并给出了详尽的答案和解析，其中共有166道真题（2011～2013年）配有视频讲解。
注册公用设备工程师(动力)执业资格考试专业考试大纲
2010年注册公用设备工程师（动力）执业资格考试专业考试大纲热力专业部分1.燃料与燃烧1.1了解锅炉常用燃料的分类、成分、发热量范围。
1.2熟悉燃料各种发热量的概念。
1.3熟悉液体燃料的物理、化学特性，及气体燃料或液体燃料蒸汽爆炸极限浓度的概念和数据。
1.4了解各类燃料的燃烧方式和燃烧过程，灰熔点对燃烧的影响，燃烧时污染物的生成原理。
1.5熟悉固体燃料成分和发热量在不同基准之间的换算方法。
1.6熟悉固体或液体燃料的元素分析和工业分析成分数据。
1.7掌握计算燃料燃烧理论空气量和实际空气量的方法。
1.8掌握根据燃料的发热量，估算燃料燃烧所需空气量的方法。
1.9掌握燃料燃烧产生烟气量的计算方法。
1.10了解燃料燃烧烟气焓的计算方法。
2.锅炉原理2.1了解锅炉分类、参数和锅炉型号表示方法。
2.2了解锅炉的工作原理、燃烧方式。
2.3了解层燃锅炉的炉排型式和循环流化床锅炉特点。
2.4了解悬浮燃烧锅炉的燃烧器型式。
2.5了解锅炉各类受热面的设计特点和锅炉受热面的结构布置。
2.6了解自然循环和强制循环锅炉水动力学的基本概念。
2.7熟悉炉膛容积热负荷和炉排面积热负荷的概念。
2.8掌握锅炉热平衡测试方法和锅炉效率的计（估）算方法。
2.9掌握锅炉的燃料消耗量计算方法。
2.10掌握锅炉受热面漏风系数、过量空气系数的概念和不同类型锅炉取值范围，根据烟气含氧量估算过量空气系数的方法。
2.11掌握锅炉尾部受热面低温腐蚀的原因及防治的方法。
2.12了解锅炉强度计算方法。
熟悉锅炉常用钢材。
3.汽轮机原理3.1了解汽轮机组的工作原理，熟悉级内损失和级的相对效率。
3.2了解多级汽轮机的特点；熟悉汽轮机及其装置的评价指标；掌握汽轮机的分类及选用。
3.3了解汽轮机的负荷特性及初终参数变化对汽轮机运行的影响；掌握供热汽轮机的工况图。
3.4熟悉凝汽设备的工作原理；了解凝汽器的管束布置与真空除氧；熟悉抽气器原理和种类。
3.5熟悉汽轮机辅助系统。
注册公用设备工程师(动力)执业资格考试专业考试大纲
____年注册公用设备工程师（动力）执业资格考试专业考试大纲热力专业部分1.燃料与燃烧1.1了解锅炉常用燃料的分类、成分、发热量范围。
1.2熟悉燃料各种发热量的概念。
1.3熟悉液体燃料的物理、化学特性，及气体燃料或液体燃料蒸汽爆炸极限浓度的概念和数据。
1.4了解各类燃料的燃烧方式和燃烧过程，灰熔点对燃烧的影响，燃烧时污染物的生成原理。
1.5熟悉固体燃料成分和发热量在不同基准之间的换算方法。
1.6熟悉固体或液体燃料的元素分析和工业分析成分数据。
1.7掌握计算燃料燃烧理论空气量和实际空气量的方法。
1.8掌握根据燃料的发热量，估算燃料燃烧所需空气量的方法。
1.9掌握燃料燃烧产生烟气量的计算方法。
1.10了解燃料燃烧烟气焓的计算方法。
2.锅炉原理2.1了解锅炉分类、参数和锅炉型号表示方法。
2.2了解锅炉的工作原理、燃烧方式。
2.3了解层燃锅炉的炉排型式和循环流化床锅炉特点。
2.4了解悬浮燃烧锅炉的燃烧器型式。
2.5了解锅炉各类受热面的设计特点和锅炉受热面的结构布置。
2.6了解自然循环和强制循环锅炉水动力学的基本概念。
2.7熟悉炉膛容积热负荷和炉排面积热负荷的概念。
2.8掌握锅炉热平衡测试方法和锅炉效率的计（估）算方法。
2.9掌握锅炉的燃料消耗量计算方法。
2.10掌握锅炉受热面漏风系数、过量空气系数的概念和不同类型锅炉取值范围，根据烟气含氧量估算过量空气系数的方法。
2.11掌握锅炉尾部受热面低温腐蚀的原因及防治的方法。
2.12了解锅炉强度计算方法。
熟悉锅炉常用钢材。
3.汽轮机原理3.1了解汽轮机组的工作原理，熟悉级内损失和级的相对效率。
3.2了解多级汽轮机的特点；熟悉汽轮机及其装置的评价指标；掌握汽轮机的分类及选用。
3.3了解汽轮机的负荷特性及初终参数变化对汽轮机运行的影响；掌握供热汽轮机的工况图。
3.4熟悉凝汽设备的工作原理；了解凝汽器的管束布置与真空除氧；熟悉抽气器原理和种类。
3.5熟悉汽轮机辅助系统。
锅炉原理课件：锅炉水动力学及锅内传热
體
汽
➢ q↑、xcr↓，惡化點提前。 轉入膜態沸騰然
• 不同
後 再過渡到欠液 區
直接轉入欠液區
➢ 機理不同，所處的流 動結構和工況參數不
通常發生在含汽 通常發生在含汽 率 較小，以及熱 率 較大時，以及
同，引起的後果也不 負荷 高的區域 熱負 荷低的區域
相同。
α2稍低
α2稍高
壁溫飛升幅度大 壁溫飛升幅度小
13/42
3、汽水兩相流模型與流動參數
1. 研究兩相流體的流動模型
• 均相流模型：兩相流體非常均勻，具有平均流體 特性的均質單相流體，沒有相對速度且熱力學平 衡。該模型可以應用單相流體的各種方程式。最 適用於泡狀流型。
• 分相流模型：假定兩相完全分開，各自以一平均 流速流動，即兩相流速不等但已經達到熱力動態 平衡。可以對每一相流體寫出一組基本方程式。 該模型比較精確但是很複雜，最適用於環狀流 型 。
10/42
2、管內傳熱惡化
• 傳熱惡化影響因素主要是熱負荷和質量流速
➢ 質量流速一定時，低 熱負荷時不會發生 傳 熱惡化。
➢ 若熱負荷不變時，隨 著 質 量 流 速 ρw 上 升 ， 開始出現傳熱惡化 的 q也提高；當ρw大到 一定值時，傳熱惡化 現象消失。
11/42
超臨界壓力時的放熱係數α2 (P=24MPa；ρw=700kg/(m2·s) )
Qq + SwYsjƒ
Y
=
Qq Qq + SQs
=
Qq + S Qh −Qq
1 =
1 + S Qh/Qq −1
=
1
1
1
1 + S 1/β − 1
= 1 +S
2锅炉水动力学基础
汽流通面积f"
汽水真实速度、相对速度与滑动比
汽实际流速
wsj "
Qq f
"
ห้องสมุดไป่ตู้
Gq f "
"
,m/ s
水实际流速
Qs Gs wsj ' ' ' , m / s f f
汽水相对流速（滑移速度）
wxd wsj wsj ', m / s
汽水滑动比
S
锅炉水动力学基础
两相流体的基本参数
汽水混合物的流型与传热 管内压力降
沸腾换热
物质的相描述
定义： 某一系统中具有相同成份及相同物理、化 学性质的 均匀物质部分，各相间有明显可分的 界面。
物质的四种相: 固体，液体，气体，等离子体。 古代定义：土、水、空气、火
物质的相所具有的性质
固体 —— 若不受外界干扰，将永保其形状不变； 液体 —— 在其水平自由面以下与其容器形状相 同； 气体和等离子体 —— 不能用边界面包住自己，将 充满所能占据的整个空间。 流体 —— 液体、气体和等离子体均不能保持形状 不变而具有流动性。
带纤维的环状流型 当含汽率x管壁液膜较厚且含有细小汽泡，管子核心部分主要 再增大时，管壁上水膜变薄，汽流将水膜撕破成小 雾状流型 环状流型 在这种流型中，管壁上有一层环状液膜，管子核心部分为带有 泡状流型 当汽水混合物中含汽率 x较小时，蒸汽呈细小的汽泡， 弹状流型 含汽率 x 增大，汽泡开始合并成弹状大汽泡，形成阻力较 块状流型 当管内汽速增大时，汽弹分裂形成块状流型。此时大小不 为蒸汽，但在汽流中含有被气体从液膜带走的细小液滴形成的长条纤维。 水滴分布于蒸汽流中被带走，汽与水形成雾状混合物。 自液膜卷入的细小液滴的蒸汽。环状流型都发生在较高蒸汽流速时，含汽 主要在管子中心部分向上运动，直径1mm以下，汽泡为球形 小的汽弹。压力增加，汽弹会缩小，若压力大于 10MPa ，该流型不会 一的块状蒸汽团在液流中以混乱状态流动。 率增高，液膜厚度减小。 出现
锅炉原理 第10章锅炉水动力学
法
两曲线交点为工作点（循环流速和有效压头）
24
第四节
自然循环水动力特性
（4）工作点确定
复杂回路
特 征
共同的引入管不同的引出管 不同的引入管共同的引出管
不同的引入管不同的引出管
串联系统： 流量相同，压差相加
并联系统：
流量相加，压差相同
25
第四节
自然循环水动力特性
（5）安全性指标
循环流速
反映水流速度
减小下降管带汽 加装格栅→ 消除旋转 减小下降管阻力：采用大直径下降管→增加与上升管总截面之比 减小汽水引出管阻力：增加与上升管总截面之比 减小分离装置阻力
提高汽包水位
减小压力变化速度
32
第五节 强制流动水动力特性 １. 水平管的水动力特性
水平管中的压降及流经水平管的流动阻力 Δp=Δpfr l>>h
检验：倒流压头大于有效压头的1.1倍
30
第四节
自然循环水动力特性
（6）水循环故障
下降管带汽
压力降低→下降管入口或锅水自汽化 原因 汽水分离困难→下降管入口漩涡带汽
危害：运动压头降低
31
第四节自然循环水动力特性源自（7）提高自然循环安全性措施
划分循环回路
减小吸热不均
避免火焰偏斜、积灰、结渣 避免长时间低负荷运行
p↑→Sdr↓
X↑→Sdr↑ h↑→Sdr↑
（3）有效压头
Sef Sdr (pri pse ) pdc
19
第四节
自然循环水动力特性
3. 水循环计算
（1）计算目的 循环流速（W0） 质量含气率（X） （2）计算方法 压差法 hdc g pdc 水循环的安全性
第11章 自然循环锅炉水动力(全)
有效压头法
S yx = (ρ xj − ρ ss )gh − ∆pss = ∆pxj
有效压头是循环回路中的部分水循环动力， 有效压头是循环回路中的部分水循环动力， 稳定流动时克服回路中下降管的流动阻力。 稳定流动时克服回路中下降管的流动阻力。
3. 直流锅炉
流动动力： 流动动力：给水泵 特征：①无锅筒，工质一次性通过 特征： 锅筒， 水冷壁。 水冷壁。 ②水冷壁布置自由，金属耗 水冷壁布置自由， 量少，制造方便。 量少，制造方便。 ③启停速度比较快，适应电 启停速度比较快， 网负荷变化，适用压力范围广， 网负荷变化，适用压力范围广，尤 其是超临界参数的锅炉。 其是超临界参数的锅炉。
3. 两相流体的流动模型 均相流模型 假定两相流体流动时和非常均匀，看作是 假定两相流体流动时和非常均匀， 具有平均流体特性的均质单相流体， 具有平均流体特性的均质单相流体，汽液两相 之间没有相对速度且处于热力学平衡状态。 之间没有相对速度且处于热力学平衡状态。该 模型可以应用单相流体的各种方程式， 模型可以应用单相流体的各种方程式，必要时 借助于试验系数对方程式进行修正。 借助于试验系数对方程式进行修正。 适用于泡状流型。 适用于泡状流型。
第十一章 自然循环锅炉水动力特性
§11—1锅炉水动力学基础 锅炉水动力学基础 一、 锅炉水循环方式
循环—工质流经蒸发受热面的流动方式 循环 工质流经蒸发受热面的流动方式 划分—依据流动动力 划分 依据流动动力 自然循环锅炉 强迫循环锅炉： 强迫循环锅炉：多次强制循环锅炉 直流锅炉 复合循环锅炉 自然循环和多次强制循环方式适用于低于 临界压力的锅炉
自然循环原理及计算
截面含汽率φ 蒸汽所占截面与管子总截面之比 A" whu C A w 上升流动 C<1, φ<β；下降流动 C>1, φ>β
A
A
3/4
5、两相流体的密度
混合物密度ρhu
G 'V ' "V " hu ' ' " V V
真实密度ρzs
w0 '
D为蒸汽质量流量(G D) ,m Fra bibliotek s 'A
混合物速度 whu
whu
真实速度
V V V G D D w0" , m / s w0 A A A A
V" D w" " ,m / s " A "A
V' GD w' ' ,m / s ' A 'A
2/4
4、两相流体的含汽率
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 D " w0 " x G ' w0
容积含汽率
" w0 V" 1 V w w" (1 ) 1 ( 1 1) 0 0 x
蒸汽容积流量与汽水混合物容积流量之比
A' h A"h Ah zs A' h A"h zs ( ), kg / m3 Ah
A
A
4/4
§2 自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
锅炉水动力学及锅内传热基础
P Pm c Pj b Pz w Pj s
ΔP 为总压降，定义为管道始端和终端压力之差。 ΔPmc、ΔPjb-摩擦阻力、局部阻力，之和称流动阻 力 ΔPld； ΔPzw、ΔPjs-重位压降和加速压降。
11.2.1 摩擦阻力
单相流体摩擦阻力为
Pmc
l
dn
w2
2
汽液两相流体的摩擦阻力有许多计算式，大体可以分为均 相流和分相流两种模型。我国电站锅炉水动力计算方法中 采用的修正均相流模型法是西安交通大学的研究成果，即 借用单相摩擦阻力计算公式的形式，再进行试验修正。可 以得到两相流体摩擦阻力
11.3.2 沸腾传热恶化及其防止措施
1. 两类沸腾传热恶化 （1） 两类沸腾传热恶化的现象及机理 第一类传热恶化
现象：在含汽率比较小，在热负荷大于某一临界值时，由 于管子的内壁汽化核心密集，汽泡的脱离速度小于生长速 度，在管壁上形成连续的汽模，出现膜态沸腾，此时管壁 得不到冷却，换热系数积聚下降，管壁温度飞升，导致管 壁可能烧坏。
我国的计算方法中汽水混合物的局部阻力也采用均相流模型，其 计算式为
Pjb
jb
w02
2
1
xjb
1
xjb 为产生局部阻力处的质量含汽率； jb 为汽水混合物的局部阻
力系数，由试验确定。在锅炉水力计算方法等有关文献中可以查
得各类汽水混合物的局部阻力系数。
11.3 锅炉管内传热
11.3.1 管内传热过程 1. 管内沸腾换热的工况区间
由于水在加热的蒸发管中不断汽化，使出口汽水混合 物的容积增大很多，因此加速压降较大，特别是在低 压时，在热负荷较高的管子中加速压降比较明显。
11.2.4 局部阻力
单相流体的局部阻力是由于流体流动时因流动方向或
锅炉原理 10自然循环锅炉水动力学
发电厂：用于 发电，提供电
力
供暖系统：用 于供暖，提供
热能
海水淡化：用 于海水淡化， 提供淡水资源
化工行业：用 于化学反应， 提供热量和压
力
食品加工：用 于食品加工，
提供热能
PRT THREE
蒸发受热面：锅炉内壁，用于吸收热量，使水蒸发 水循环：水在锅炉内循环流动，将热量传递到蒸发受热面 水循环的动力：自然循环，依靠水的密度差和重力作用 水循环的稳定性：影响锅炉的运行效率和安全性
汇报人：XX
流体阻力：流体在流动过程中产生的阻力 管壁粗糙度：影响流体阻力的重要因素 流体密度：影响流体阻力的重要因素 流体粘度：影响流体阻力的重要因素 流体温度：影响流体阻力的重要因素 流体流速：影响流体阻力的重要因素
流动稳定性：保证锅炉水在自然循环过程中的稳定性，避免出 现波动或中断
安全性：确保锅炉水在自然循环过程中的安全性，避免出现泄 漏、爆炸等事故
设计合理的水力模型，确保水流的稳定性 采用先进的水力控制技术，提高水流的稳定性 定期检查和维护锅炉设备，确保水流的稳定性 加强锅炉操作人员的培训，提高水流的稳定性
提高传热性能：通过优化锅炉 结构、传热管设计等提高传热 效率，降低能耗
提高水循环效率：通过优化水 泵、管道设计等提高水循环速 度，降低能耗
水循环不畅：检查水泵、阀门、 管道等设备是否正常工作
水质恶化：检查水处理设备是 否正常工作，定期进行水质检
测
设备损坏：检查设备是否正常 工作，定期进行设备维护和保
养
定期检查锅炉水循环系统，确保设备运行正常 定期清洗锅炉水循环系统，防止水垢堆积 定期更换锅炉水循环系统中的易损件，保证设备使用寿命 定期对锅炉水循环系统进行安全检查，确保设备安全运行
锅炉原理.ppt
• 给水温度是指进入省煤2．工业锅炉的型号表示 由三部分代码表示。 第一部分中，锅炉总体形式代号用两个汉语拼音 字母表示含义，额定蒸发量或额定热功率用阿拉伯数 字代表t／h或MW。 第二部分表示锅炉出口蒸汽(或热水)的参数，共 分两段中间用斜线相连。第一段用阿拉伯数字表示额 定蒸汽压力或允许的工作压力(MPa)；第二段用阿拉伯 数字表示过热蒸汽温度或出水和进水温度(℃)。 第三部分表示燃料种类，汉语拼音字母代表燃料类 别，附以罗马数字代表燃料品种分类。
循环流化床锅炉的优点：
(1)燃烧效率高。循环流化床炉内因气流速度较高， 未燃尽的焦炭经分离器从烟气中分离出后进行多次循环 燃烧，燃烧效率可达99％以上，锅炉热效率与煤粉炉接 近。 (2)脱硫剂的利用率高。由于脱硫剂的循环利用，与 烟气接触时间长，脱硫效果显著；低温燃烧，可以有效 降低氮氧化物的生成浓度，烟气排放一般可以满足环保 要求。 (3)无埋管快速磨损问题，通常循环流化床锅炉的密 相区内不布置埋管受热面。 (4)有很好的负荷调节性能。只要简单地调节给煤量、 空气量及进入外置式沸腾床换热器的飞灰量，即可达到 灵活调节负荷的目的，负荷调节比可以达到1：4。 (5)向炉内进料方便、简单。燃料和脱硫剂(石灰石) 可采用气力输送或机械方式分别加入炉内。
(2)油燃烧器
油燃烧器由调风器和喷油嘴组成，调风器是 将助燃空气很好地与良好雾化的油相混合的装 置；油喷嘴的作用是将燃油雾化成微滴，以增 大油滴和空气的接触面积并使油雾保持较佳雾 化角和流量密度分布，促进油雾和空气混合， 强化燃烧，提高燃烧效率。油喷嘴按雾化方式 分为压力雾化式油喷嘴、旋转式油喷嘴和双流 体油喷嘴。
电站锅炉型号 HG – 2008 / 18.2 - HM3
制造厂 蒸发量t/h 额定压力MPa SG DG WG 220 50MW 410 100MW 670 200MW 高压 高压 超高压 煤种 褐煤 烟煤 无烟煤
水动力学基础课件：第二章 流体静力学(2)
数学家欧拉：所有人的老师
欧拉(Euler)，瑞士数学家及 自然科学家。1707年4月15日出 生於瑞士的巴塞尔，1783年9月 18日於俄国彼得堡去逝。欧拉出 生於牧师家庭，自幼受父亲的教 育。13岁时入读巴塞尔大学，15 岁大学毕业，16岁获硕士学位。
欧拉是18世纪数学界最杰出 的人物之一，他不但为数学界作 出贡献，更把数学推至几乎整个 物理的领域。他是数学史上最多 产的数学家，平均每年写出八百 多页的论文，还写了大量的力学、 分析学、几何学、变分法等的课 本，《无穷小分析引论》、《微 分学原理》、《积分学原理》等 都成为数学中的经典著作。
被测液体
p1
R
p2
R
0
倾斜式压差计
例1-1 如附图所示，水在水平管道内流动。为测量流体在某截面处的压力， 直接在该处连接一U形压差计，
指 示 液 为 水 银 ， 读 数 R ＝ 250mm ， m ＝ 900mm 。 已 知 当 地 大 气 压 为 101.3kPa ， 水 的 密度1000kg/m3，水银的密度13600kg/m3。试 计算该截面处的压力。
A bL
I xx
bL3 12
I xy 0
几种常见截面面积与惯性矩 (2/4)
A R2
I xx
R 4
4
I xy 0
几种常见截面面积与惯性矩 (3/4)
A bL 2 bL3
I xx 36
I xy
bb 2sL2
72
几种常见截面面积与惯性矩 (4/4)
若被测流体是气体， 0 ，则有
p1 p2 Rg0
讨论：
U形压差计可测系统内两点的压力差，当将U形管一端与被测点连接、
另一端与大气相通时，也可测得流体的表压或真空度；