自然循环锅炉水动力PPT课件

Qs (m/s) f
2. 速度参数
（1）混合流速
w hQ fhQ s fQ qw o ' w o ''(m/s)
由质量流速定义 wh wowo"(1"' )(m/s)
（2）实际流速
w '' sj
Qq f
（3）相对速度与滑移比
wxd ws"j ws'j
w s j
Qs f
S
w '' sj
w
' sj
3. 含汽率
大于发生汽水分层时的界限质量流速。 避免水平布置，采用倾斜布置。一般向
上倾斜10～15度的管内分层流动就很少发生， 当水平倾角超过30～60度，其流型即与垂直 管相同。
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
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。该 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。
简单回路 并联的一组（根）下降管， 一组（根）几何结构尺 寸及吸熱相同的上升管， 以及其他部件所组成。 是独立的循环系统
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 一、 锅炉水循环方式
循环—工质流经蒸发受热面的流动方式 划分—依据流动动力
自然循环锅炉 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
1. 自然循环锅炉
锅筒
给 水 泵
下
上
降
升
管
3. 直流锅炉
给 水 泵
流动动力 给水泵
特征 ①无锅筒，工质一次性通过 水冷壁。
②水冷壁布置自由，金属耗 量少，制造方便。
③启停速度比较快，适应电 网负荷变化，适用压力范围广，尤 其是超临界参数的锅炉。
④流动阻力大，增加电耗， 自动调节和给水处理要求高。
问题 水动力不稳定性（多值性、 脉动），传热恶化，热偏差
压力和循环流速度增加 φ→β （a：w小；d：w大）
1－粗糙度小；2－粗糙度大
4. 密度
汽水混合物密度
h
' 1x"' 1
(kg/m3)
汽水混合物实际密度
h s j ( k g /m 3 )
§11—2自然水循环原理 一、自然循环回路的水动力基本方程
1. 循环回路和管屏区段 下降管、上升管、锅筒、集 箱及其他部件所组成。
管
下集箱
流动动力 不受热的下降管与受热 的上升管（水冷壁）之间的密度
差
全部由受热管束组成的回路也 可形成自然循环
特征 ①有锅筒，具有较大的畜热 和蓄水能力，易于调节。
②水动力特性稳定，运行可 靠，能耗小。
③p↓， ↑，循环可靠。
问题 停滞、自由水位、倒流、
下降管带汽
2. 多次强制循环锅炉 （辅助循环，控制循环）
给循 水环 泵泵
流动动力 ＋循环泵（主动力）
为了保证水循环可靠性，在自然循 环锅炉基础上发展起来。
特征 ①水冷壁布置自由，减小管子 和锅筒的直径，减少金属消耗量。
②加快锅炉的启停和升降负 荷的速度，扩大负荷调节的范围，
③增加管内工的流速，提高水 循的稳定性。
④增加电耗。
问题 循环泵可靠性（高温、高压）
（2）容积含汽率 蒸汽容积流量所占混合物容积流量的份额
Qq wo" wo''
Qh wh wo' wo''
f
Baidu Nhomakorabea
(x)
1
1
" 1 ' x
1
（3）截面含汽率（真实容积含汽率） 用平均流量概念表示的x或β采用的是均相流
模型，没有考虑汽水之间实际存在的相对速度， 因此都没有反映管内混合物真正的蒸汽含量， 它们都只反映了水速与汽速相等条件下的含汽 率。
水平围绕管圈 前苏联，又称拉姆辛型。
节省金属，便于滑压运行和疏水排气。
为了解决垂直上升管屏混合集箱流量分配 下部辐射区采用螺旋型上升管圈 炉膛折焰角以上的辐射区采用一次垂直上升管屏
4. 复合循环锅炉
再 循 环
给 水
主要用于超临界压力锅炉
低负荷 一部分水经过再循环管 路在蒸发受热面中进行再循环。
保证低负荷时水动力稳定， 并大幅度减小蒸发受热面中的流 动阻力。
高负荷 循环泵停止工作，切换 成直流运行。
二、汽液两相流体的流
动型态（流型）
x＝1
1. 垂直向上流动
2. (a)泡状流型
3. (b)弹状流型
4. (c)环状流型
5. (d)液滴环状流 型
6. (e) 雾状流型
x＝0
2. 水平流动 不对称结构 分层流动
消除分层流动 提高流速，保证汽水混合物的质量流速
适用于泡状流型
分相流模型 假定两相流体流动时完全分开，它们各自
以一种平均流速流动，即两相之间流速不等但 已经达到热力动态平衡。这种模型可以对每一 相流体写出一组基本方程式，或者将两相的方 程式合并在一起，并应用经验关系式建立某一 物理量与流动的独立变量之间的关系式。
适用于环状流型
三、 汽液两相流体的基本参数
直流锅炉蒸发受热面三种基本型式
德国，本生型 瑞士，苏尔寿型 苏联，拉姆辛型
垂直上升管屏 ①多次垂直上升,源于德国，又称本生型，一般用于中 等容量锅炉。 ②一次垂直上升, 在本生炉上改进，又称UP（通用压 力）型，适用于各种压力参数。
回转管屏 源于瑞士，又称苏尔寿型。分为垂直回转和水平回转 两集箱之间的很长的并联管引起较大的热偏差，制造 复杂，垂直管屏难疏水，水动力稳定性较差。
1. 流量参数 （1）质量流量
G hG qG s(kg /s)
（2）容积流量 Q h Q q Q s G q v G s v ( m 3 /s )
（3）循环流速
w o G o v /f (m /s)
（4）质量流速 （5）折算流速
wG oG h
ff
kg /m 2s
wo''
Gqv f
Qq f
wo' Gfsv
截面含汽率φ—某一管道截面上蒸汽流通截面
积与整个管道截面的比值 采用分相流模型，反映的是实际含汽率，又
称真实容积含汽率。
截面含汽率表达式
定义 改写
f f
1S"1'1x11S11
wo" whw0" wh C
ws"j ws"jwh ws"j
系数C反映汽水之 间的相对速度
Cwh /wsj
C=1,φ=β 向上流动 C<1,φ<β 向下流动 一般C>1,φ>β
（1）质量含汽率 蒸汽质量流量所占混合物质量流量的份额
定义
x Gq "wo" Gh 'wo
热力学含汽率（沸腾度）
x(ii)/r
分析受热工质的状态，x<0，工质处于未饱和水（过冷 沸腾）区；0 x 1，饱和沸腾区；x>1，过热蒸汽区。
循环倍率
kGo/D1/x
w h f( x ) w o [ 1 x (/ 1 ) ]