自然循环锅炉水动力PPT课件

（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
(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。
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
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
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。
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。
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
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。
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）
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。
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
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
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）
（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 ) ]
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
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Βιβλιοθήκη 水 泵下上降
升
管
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