自然循环原理
自然循环原理及计算
这就是水循环计算的压差法。
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三、运动压头
也即，
Pyd=Ｈρxjｇ－Ｈρhug，Ｐa
Pyd＝△Ｐxj＋△Ｐss+ △Ｐfl 有效压头: Pe＝Ｐyd- (△Ｐss2+ △Ｐfl)
Pe＝ △Ｐxj 水循环计算的压头法。
四、影响循环推动力的因素
自然循环的实质是由重位压差造成的自然循环推动力 （即运动压头）克服了上升系统和下降系统的流动阻力， 推动工质在循环回路中流动。
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泡状流
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弹状流
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环 状 流（柱状流）
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二、蒸发管内汽水两相流的传热
1、蒸发管内的流型与传热的关系
在蒸发过程的各个阶段，蒸发管内的流型在不断变化。不 同的流型状态下，流体对管子壁面的热交换方式不同，冷却 能力也不同，即管内流体的放热系数在不断变化。放热系数 越大，管壁温度越接近工质温度。
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不同传热方式的传热系数
自然对流换热
空气 水
强制对流换热
气体 高压水蒸汽
水
相变换热
沸腾换热 凝结换热
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1～10 200～1000
20～100 500～3500 1000～15000
2500～35000 5000～25000
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亚临界压力自然循环锅炉，其水冷壁内工质的实际含汽 率接近临界含汽率xc,所以可能发生第二类传热恶化。 第二类传热恶化发生热负荷较低，发生时热负荷比第一 类传热恶化时低得多。
自然水循环的组成及原理
自然水循环的组成及原理
自然水循环是地球上水分在大气、陆地和海洋之间的循环过程。
它由以下几个组成部分组成，并遵循一定的物理原理：
1. 蒸发：太阳照射地表，将地表上的水蒸发成水蒸气。
2. 蒸发核：在大气中存在着大量微小的尘埃、盐粒、花粉等微粒，它们能吸引水分子，形成云滴的原始核。
3. 凝结：水蒸气在大气中冷却后，会与某些凝结核结合成云滴或冰晶，形成云彩。
4. 降水：云彩中的水滴或冰晶通过重力逐渐长大，最后由云层凝结为水滴，从大气中下降到地表，形成降水，如雨、雪、雾、露等。
5. 地表径流：降水到达地表后，在地表上集聚成河流、湖泊、地下水等水体，形成水循环的蓄水库。
6. 地下径流：部分降水渗入地下，沿着土壤孔隙或裂隙流动，进入地下水层。
7. 蒸发和蒸腾：地表的水体会继续蒸发和蒸腾，形成水蒸气，再次进入大气中。
整个自然水循环遵循以下物理原理：
1. 液体的蒸发与凝结：当水受热变为水蒸气时，蒸发发生；当水蒸气冷却到一定温度时，凝结成云滴或冰晶。
2. 重力：水分凝结为云滴或冰晶，根据重力的作用会由云层下降到地表形成降水。
3. 地下水的渗流：降水渗入地下，沿土壤孔隙或裂隙流动，形成地下径流。
4. 蒸腾作用：植物通过根吸水，并将水分蒸发到大气中，形成蒸腾作用。
自然水循环怎么形成的原理
自然水循环怎么形成的原理自然水循环是地球上水分的循环流动过程，涵盖了水的蒸发、凝结、降水、地表径流、地下水和海洋水的循环。
它是地球上水资源重新分布的重要方式，也是维持地球上水平衡的关键过程。
自然水循环的形成原理主要包括太阳能和地球因素的影响。
首先，太阳能是自然水循环的主要驱动力。
太阳能通过照射地球表面，使得水体中的水分获得能量，发生蒸发和蒸散。
这是水从液态向气态转变的过程，水蒸气进入大气层后，会逐渐上升，并随着空气的运动被带到不同的地区。
受温度和压力的变化影响，水蒸气在空气中凝结成云，形成云粒子。
其次，云粒子在特定的气象条件下会继续增长，直至足够大而无法被继续支撑。
这时，云粒子中的水分会凝结成水滴或冰晶，形成云和降水。
当大量的云粒子聚集在一起时，云就会形成雨云、雷雨云等形态。
当降水的颗粒足够重而无法被云气支撑时，就会开始下落。
这些下落的降水颗粒可以有不同的形式，如雨、雪、冰雹等。
第三，降水到达地表后，会分别进行径流和渗透入地下水。
径流指的是降水在地表上直接流动，进入河流、湖泊和海洋等大水体。
在地表径流过程中，水会通过河流的交错分布在全球范围内不断的流动，形成河流和水系。
地下水是指通过岩层和土层渗透入地下的水分，储存在地下水层中。
这些地下水在地表径流和地下渗漏的过程中，可以被植被、土壤和岩石吸收和蓄存。
除了太阳能的影响外，地球的因素也会对自然水循环产生影响。
地球上的不同气候带、地形地貌和植被覆盖都会影响水分的循环。
例如，热带地区一年四季温暖湿润，水分循环旺盛，而极地地区由于气温低，蒸发凝结很少发生，水分循环较为稳定。
山地地形和河流的存在会对降水的分布和径流水系的形成起到重要作用。
植被覆盖会通过蒸腾作用影响水分的蒸发和降水，从而调节降水的分布和水的循环。
总结来说，自然水循环的形成原理主要包括太阳能和地球因素的影响。
太阳能通过蒸发和凝结的过程将水分从地表上升到大气中，形成云和降水。
同时，地球的气候带、地形地貌和植被覆盖等因素都会对水分的循环起到调节作用。
锅炉原理 第9章 自然循环原理及计算
自然循环的优点： 无需外部动力节能 环保运行稳定
自然循环的应用： 广泛用于火力发电 厂、供暖系统等领 域
自然循环计算
自然循环计算的目的
确定循环流量和循环水头
计算循环泵的扬程和功率
确定循环水的温度和压力
优化循环系统的运行效率
自然循环计算的基本公式
自然循环计算公式：Δt=Δt1+Δt2+Δt3 Δt1：加热段传热温差 Δt2：冷却段传热温差 Δt3：混合段传热温差
添加 标题
自然循环原理：介绍自然循环的基本原理和 循环动力。
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自然循环在锅炉中的应用：说明自然循环在锅 炉中的重要性和作用如提高传热效率、减少能 耗等。
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自然循环计算：介绍自然循环的计算方法和计 算过程包括循环流量、循环压头等参数的计算。
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自然循环的优缺点：分析自然循环在锅炉应用 中的优缺点如可靠性高、维护成本低等优点以 及循环效率相对较低等缺点。
节能环保：自然循环的循环动力来 源于自然力因此运行成本较低且不 会对环境造成污染。
自然循环的缺点
需要较大的启 动功率
启动时需要外 力帮助
循环效率较低
容易受到腐蚀 和结垢的影响
自然循环在锅炉中的应 用
自然循环在锅炉中的重要性
提高锅炉运行效率：自然循环能够减少人工干预提高锅炉内热能的传递和利用效率从 而提高运行效率。
保证锅炉安全运行：自然循环能够保证锅炉内水流的均匀分布避免局部过热或水循环 受阻等问题从而保证锅炉的安全运行。
降低人工成本：自然循环能够减少人工操作的环节和难度降低人工成本同时减少人为 因素对锅炉运行的影响。
提高锅炉容量：Βιβλιοθήκη 然循环能够适应大容量锅炉的需要提高锅炉的容量和效率满足工业 生产的需求。
自然循环热水供暖系统的工作原理
自然循环热水供暖系统的工作原理一、引言自然循环热水供暖系统是一种简单而又实用的供暖方式，其工作原理基于水的自然循环和热传导原理。
这种系统不需要电力或机械设备来驱动，因此具有节能、环保、可靠等优点。
本文将详细介绍自然循环热水供暖系统的工作原理。
二、系统组成自然循环热水供暖系统主要由锅炉、管道、散热器和水泵四个部分组成。
1. 锅炉锅炉是整个系统的核心部件，其作用是将水加热到一定温度后送入管道中。
常见的锅炉有电锅炉、天然气锅炉和柴油锅炉等。
2. 管道管道是连接各个部件的通道，其材质通常为铜管或钢管。
管道内充满了加热后的水，通过自然循环实现散发出去的余热。
3. 散热器散热器是将加热后的水散发出去的关键部件，其作用类似于空调中的冷凝器。
常见的散热器有暖气片、地暖和散热器箱等。
4. 水泵水泵是为了加速水的循环而设置的，其作用是将冷却后的水再次送回锅炉中进行加热。
但是，在自然循环热水供暖系统中，水泵并不是必需品，因为系统可以依靠自然循环实现。
三、工作原理自然循环热水供暖系统的工作原理基于物理学中的两个原理：自然对流和热传导。
1. 自然对流自然对流是指由于密度差异而产生的液体或气体运动。
在自然循环热水供暖系统中，当锅炉将水加热到一定温度后，由于温度差异，管道内的冷却水会产生密度差异，并沿着管道上下流动。
这种运动类似于火山喷发时岩浆从火山口向外喷出的情景。
2. 热传导热传导是指物质内部或不同物质之间因温度差异而发生的能量传递现象。
在自然循环热水供暖系统中，当加热后的水进入散热器时，由于散热器表面的温度低于水的温度，水的热量会通过热传导的方式向外散发。
这种现象类似于冬天手放在暖气片上感受到的温暖。
3. 工作过程自然循环热水供暖系统的工作过程可以分为三个阶段：（1）加热阶段：锅炉将水加热到一定温度后送入管道中。
（2）循环阶段：由于管道内冷却水和加热水之间产生了密度差异，因此冷却水会沿着管道上下流动，形成自然对流。
同时，加热后的水进入散热器，在散发余热的同时降低了自身温度。
自然循环锅炉原理
自然循环锅炉原理一、引言自然循环锅炉是一种基于自然对流原理工作的锅炉，其原理是利用水的密度变化和自然对流的热传导来实现热量的传递。
相比于强制循环锅炉，自然循环锅炉具有结构简单、操作方便、节能环保等优点，因此在一些小型供暖系统中得到广泛应用。
二、自然循环锅炉原理自然循环锅炉的工作原理基于热量的自然对流传递。
当锅炉启动时，锅炉内的水被加热，从而产生热对流现象。
具体来说，自然循环锅炉的工作原理可分为以下几个步骤：1. 加热阶段：燃烧器燃烧燃料，加热锅炉内的水。
水的加热使其密度降低，从而使加热部分的水上浮，冷却部分的水下沉。
2. 自然对流阶段：由于水的密度差异，加热部分的水上浮，形成热对流循环。
上浮的热水经过蒸汽分离器，蒸汽进入蒸汽室，而冷却的水则下沉到加热部分接受加热。
3. 再生阶段：上浮的热水经过蒸汽分离器分离出其中的蒸汽，蒸汽进入蒸汽室供应给其他设备使用，而剩余的热水则重新下沉到加热部分。
通过这种自然对流循环，锅炉中的热量得以传递，实现水的加热和蒸汽的产生。
由于自然循环锅炉依靠自身的结构和水的密度变化来推动热量传递，因此无需额外的强制循环泵，节约了能源和维护成本。
三、自然循环锅炉的优点自然循环锅炉相比于强制循环锅炉具有以下优点：1. 结构简单：自然循环锅炉不需要额外的强制循环泵，因此其结构相对简单，易于安装和维护。
2. 操作方便：自然循环锅炉无需额外的控制设备，操作相对简单，无需专业技术人员操作。
3. 节能环保：自然循环锅炉运行时无需外部能源驱动，仅依靠自然对流传递热量，节约了能源消耗。
同时，自然循环锅炉无需额外的强制循环泵，减少了能源消耗和维护成本。
4. 适用范围广：自然循环锅炉适用于小型供暖系统，如家庭供暖、小型工业锅炉等。
四、自然循环锅炉的应用自然循环锅炉由于其结构简单、操作方便、节能环保等优点，在一些小型供暖系统中得到广泛应用。
例如，在家庭供暖中，自然循环锅炉可以通过自然对流使热水循环供暖，避免了额外的能源消耗。
6.2自然循环的流动特性
静止状态： A-A左侧 A-A右侧
p1 p0 xj gh p2 p0 ss gh
静止状态下，p1 p2 0, 形成推动力
水在回路中循环流动时：
p1 p0 xj gh pxj p2 p0 ss gh pss p fl
稳定流动时，p1 p2
在一定上升管含汽率范围内，自然 循环回路中上升管受热增强时，循 环水量和循环流速也随之增大（循 环推动力增大），这种循环特性称 自补偿能力； 但热负荷太大时，含汽率超过一定 值，由于流动阻力的快速增加使循 环水流速反而减小，则会失去自补 偿能力。 最大循环流速对应的循环倍率称为 界限循环倍率。 为了保证自然循环回路的工作安全， 锅炉上升管的含汽率必须始终小于 界限含汽率，而循环倍率则应始终 大于界限循环倍率。
第二类传热恶化：“蒸干” 管内含汽率x达到一定数值时，贴壁水膜被被中心汽流撕 破或蒸干，管壁得不到水的冷却，放热系数明显下降，导 致传热恶化。 在自然循环锅炉的水冷壁中，正常运行状态下不会出现 “蒸干”导致的传热恶化。在非正常运行状态下一旦出现 第二类传热恶化，虽然开始时壁温并不太高，但含盐量较 高的炉水水滴润湿管壁时，盐分沉积在管壁上，也会造成 传热恶化。 亚临界压力的自然循环锅炉，其水冷壁内下质的实际含汽 率很接近其临界含汽率，故有可能发生第二类传热恶化。 直流锅炉一定会出现第二类传热恶化。
3.汽水分层
当汽水混合物在水平或微倾斜管内流动时，出于汽、水密度不同，水 在管子下部流动，汽在管子上部流动，形成明显的分界面，这种现象 称为汽水分层。 当汽水混合物流速较高时，扰动剧烈，汽水混合较好，管子能得到良 好的冷却。 若汽水混合物流速过低，出现汽水分层时，管壁上部温度明显高于下 部温度，造成上部管壁超温。同时，上下管壁温差将形成温差热应力。 另外，随着水面波动，在汽水分界面附近，温度交替变化还会产生交 变热应力。 防止汽水分层的措施是尽可能避免布置水平或倾角小于150的沸腾管。 如在结构上不可避免时，要尽可能提高管内汽水混合物的流速。
简述自然水循环工作原理
简述自然水循环工作原理
自然水循环是地球上水资源持续循环利用的过程，也是维持地球生态平衡的重要机制。
它包括了蒸发、凝结、降水、地表径流和地下径流等一系列过程。
下面就简要介绍自然水
循环的工作原理。
在自然水循环中，太阳能是主要的动力源。
太阳能照射地表后，部分能量用于加热地
表水体，促使水分子蒸发成为水蒸气。
这就是蒸发的过程，蒸发后的水蒸气上升到大气中，形成云层。
在大气中，水蒸气遇冷遇到冷凝变成小水滴，这就是凝结的过程。
凝结后，水滴逐渐
聚集形成云团，当云团中水滴增多到一定程度，由于重力作用，云中的水滴开始合并形成
较大的水滴。
接着，当云中的水滴增大到一定程度时，由于重力作用，云中的水滴开始合并形成较
大的水滴，这些水滴就会下落到地面，形成降水。
这就是降水的过程，包括雨、雪、露、
霜等形式。
然后，降水后的水分会分别通过地表径流和地下径流两种方式回到水体中。
地表径流
是指降水直接流入河流、湖泊、海洋等水体,而地下径流是指降水慢慢渗入地下，通过土
壤和岩层的孔隙或裂隙进入地下水体。
水体中的水再次被太阳能加热，继续蒸发升华成水蒸气，完成了自然水循环的循环过程。
自然水循环是一个动态的、持续的循环过程，包括了蒸发、凝结、降水、地表径流和
地下径流等环节。
这种循环不断地将地表的水分子转化为水蒸气，并将水蒸气转化为降水，实现了地球上水资源的循环利用。
自然水循环在维持地球生态平衡中发挥着重要的作用，
对于人类的生存和社会发展具有重要意义。
电厂自然循环
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四、热负荷分配（qi）
1 蒸发面总吸热量
(1) 由炉内换热计算结果计算 水冷壁平均热负荷q: qL=BjQzf/F kW/m2 (2) 根据锅内吸热量（工质吸热） Qz=D(i″-ism″) kw (10-65) (10-64)
2 热负荷分配（qi）
各区段qi沿高、宽均匀→计算W0、K
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七、水循环计算（图解） 1 计算前的准备工作
流型：泡、弹、柱、雾， 主要：泡 柱 简化： （1）水贴壁流，占据管截面积F′； （2）汽中流，占据管截面积F″； （3）真实（考虑相对W）,水的流速W′,汽的流速W″。
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2. ΔPZw 图10-11
真实ρzs=汽水总质量/体积 = (F′dhρ′+F″dhρ″)/(Fdh)=F′ρ′/F+F″ρ″/F 令截面含汽率φ= F″/F, F′/F=(F- F″)/F=1-φ
2 以均相模型为基础的公式
△Pm=ψ△Pmo (10-23) 相对流速和流型影响系数，ψ-式（10-24)～(10-27），查 图－西安交大 12
二、两相流质量参数和容积参数
质量参数（根据物质平衡式计算得的参数）：G（汽水）、 D、X、W0 容积参数 V、Whu、ρ 1 汽水混合物Whu及折算流速W0″,W0′
ρ,β 2 质量ρ=（G-D+D）/V=（V′ρ′+ V″ρ″）/V 令容积含汽率β=V″/V 3．Ρw=G/F kg/m2s
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第四节 两相流体重位压差和两相流体真实 容积参数
一 计算ΔPZW模型与公式 二 Φ的计算与真实容积参数W′、W″
三 Φ－β试验关系
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一 计算ΔPZW模型与公式
1.分流模型
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自然循环原理及计算
第九章 自然循环原理及计算第一节 自然循环的基本原理一、自然循环概述由汽包、下降管、联箱、上升管等组成的循环回路中，上升管在炉内受热，管内的水被加热到饱和温度并产生部分蒸汽；而下降管在炉外不受热，管内为饱和水或未饱和水。
因此，上升管中汽水混合物的密度小于下降管中水的密度，在下联箱中心两侧将产生液柱的重位差，此压差推动汽水混合物沿上升管向上流动，水沿下降管向下流动。
工质在沿汽包、下降管、下联箱、上升管、上联箱、连接管道再到汽包这样的回路中的运动是由其密度差造成的，而没有任何外来推动力。
因此将这种工质的循环流动称为自然循环。
二、自然循环回路的总压差画出简单循环回路示意图。
下联箱中心截面A-A 两侧将受到不同的压力。
截面左侧管内工质作用在截面A-A 的静压为：gh P P xj ρ+=01 a P ( 9-1) 截面右侧管内汽水混合物作用在截面A-A 的静压为：gh P P ss ρ+=02 a P (9-2) 从式（9-1）和式（9-2）可以看出，由于ss xj ρρ〉，所以静压21P P 〉，表示截面A-A 两侧所受压力是不同的，此压力差将推动联箱内工质由左向右移动。
循环回路中，工质流动时要克服磨擦阻力和局部阻力。
现根据流体流动的基本原理分析，流动状态下联箱中心处的压力：1、下降管系统作用在联箱中心处的压力在流动时，下降管系统有流动阻力损失xj P ∆，水向下流动时在联箱中心处的实际压力1P 要比静压小xj P ∆，即xj xj P gh P P ∆-+=ρ01 a P （9-3）2、上升管系统作用在联箱中心处的压力由于上升管内工质流动是由下向上流动，联箱中心处的压力P 2应能克服上升管系统的总流动阻力ss P 和重位压差，才能使工质进入汽包，因此ss ss P gh P P ∆++=ρ02 a P （9-4）3、总压差（1）下降管系统的总压差为：xj xj xj P gh P P P ∆-=-=∆ρ01* a P （9-5）（2）上升管系统的总压差为：ss ss ss P gh P P P ∆-=-=∆ρ02* a P （9-6） 在稳定流动时，联箱中流体只有一个压差值（与汽包压力的差值），所以这两个压差值必须相等，即**ssxj P P =∆ （9-7） 式（9-7）是用来计算锅炉水循环的主要依据，这种方法称为水循环计算中的压差法。
锅炉自然循环原理
锅炉自然循环原理
锅炉自然循环原理是指在锅炉加热过程中，由于水的密度变化所引起的水的自然循环运动。
首先，当锅炉内的水被加热后，水的温度上升，密度减小。
因为热量的传导是从高温到低温的方向，所以炉水温度升高后，周围的水也会热传导到锅炉所在区域，使锅炉内的水局部产生热胀冷缩的变化。
其次，由于局部水温升高，水的密度减小。
较冷的水会由外部环境自然进入锅炉，占据较热水所占的位置，形成自然循环。
进一步的，进入的较冷水在锅炉内受热后也会上升，造成锅炉内水的循环。
这种自然循环的过程可以使锅炉内部加热面上的水温均匀分布，从而提高锅炉的热效率。
同时，自然循环还可以保证锅炉内水的流动，避免局部温度升高过高，导致热力膨胀、破坏锅炉结构等不良后果。
总之，锅炉自然循环原理通过水的密度变化和热对流的效应，实现了锅炉内部水的自然循环运动，达到了热量均匀传递、高效供热的目的。
锅炉自然循环的原理
锅炉自然循环的原理
锅炉自然循环是指在锅炉系统中，热水通过自然的密度差异产生对流，从而实现热量的传递和循环。
其基本原理可以概括为以下几个步骤：
1. 加热水：锅炉在燃烧燃料或其他加热方式下，将水加热到一定温度。
2. 密度差异：加热后的水因温度升高而密度减小，导致热水上浮，形成密度差异。
3. 上升对流：热水由于密度较小，会上升到锅炉的顶部或者热交换器的上部，同时，冷水由于密度较大，会下沉到锅炉的底部或者热交换器的下部。
4. 冷却释放热量：热水在上升过程中与锅炉或热交换器的表面接触，释放热量给周围环境或介质。
5. 冷水回流：冷水在下降过程中，通过管道重新进入锅炉的底部或者热交换器的下部，完成一个循环。
通过以上循环过程，热水源源不断地加热、上升、释放热量、下降和回流，从而形成了锅炉内的自然循环。
这种自然循环的特点是操作简单、无需额外能量投入，但循环速度较慢。
锅炉自然循环广泛应用于一些小型的加热系统，如家庭中的热水器以及一些低压小型蒸汽锅炉中。
自然水循环原理
复杂回路
由一系列回路所组成，各 回路之间相互有联系，公 用其中的某一环节，如有 共同或部分共同的上升管， 或有共同下降管，但锅筒 是各循环回路所共有。
2. 简单回路的水动力基本方程
循环倍率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
G 1 K D x
Sxj xj gh pxj
O
o
不受热无汽，G↑，单调减
上升管压差
Sss ss gh pss
受热有汽， G↑，单调增 两条曲线必有一交点，为 回路工作点O。
q对上升管压差的影响
S ss gh Z 1 1 x 2 f ( , x) f (q )
（a）并联回路
并联回路：在相同压差下，流量迭加。
（b）串联回路
串联回路： 在相同流量 下，压差迭 加。
（C）有集中下降管的复杂回路
①算绘制各管组Si； ②串联迭加得S1+3-5 和S2+4-6； ③S1+3-5和S2+4-6并联 迭加得Sss； ④Sss与Sxj交点为回 路总工作点A； ⑤从A点反推得各管 组的工作点。
运动压头是循环回路中产生的水循环动力，稳定流动时 克服回路中工质流动的总阻力 。 c.有效压头法
S yx xj ss gh pss pxj
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。
二、 循环回路的压差特性
q和结构一定 下降管压差
Sss Sxj f (G)
回路循环倍率K 应大于界限循环倍率Kjx，对应的质量含汽率X应小于 临界质量含汽率Xlj
界限循环倍率和推荐循环倍率 锅炉压力(MPa) 锅炉蒸发量(t/h) 3.92～5.88 10.2～11.76 13.73～15.69 16.67～18.63 35～240 160～420 400～670 ≥800
自然循环工作原理
自然循环工作原理
自然循环是一种利用介质的密度变化产生流动的循环过程。
它基于自然界中流体在受热时上升，受冷时下降的特性。
在自然循环中，热源通过加热工质使其温度升高，从而使其密度减小，产生密度差导致工质上升。
随后，工质在高处通过携带热量的方式释放热量，温度降低，密度增大，从而下降到热源处重新加热。
自然循环的核心是热的传导和对流。
当热源加热工质时，工质与热源之间发生热传导，使工质局部温度升高。
由于具有较高温度的部分密度降低，所以会向上运动。
同时，工质与环境之间也发生热传导，使工质局部温度降低。
由于具有较低温度的部分密度增大，所以会向下运动。
由于自然循环是一种被动的过程，不需要外部能量输入来推动循环。
因此，它被广泛应用于一些简单的热交换系统，例如太阳能集热器、地热利用系统等。
此外，自然循环还被应用于某些冷却系统中，例如核反应堆的自然循环冷却系统。
然而，自然循环也存在一些限制。
首先，自然循环的流动速度较慢，无法满足某些需要较高流速的应用。
其次，自然循环的热传导和对流过程会使工质产生温度梯度，从而造成不同部位的温度差异。
这可能导致热交换效率下降和设备热应力增加。
因此，在某些特殊情况下，需要采用辅助装置来增强自然循环或者采用其他工作原理来实现更高效的热交换。
自然循环热水供暖系统的原理
自然循环热水供暖系统的原理自然循环热水供暖系统是一种采用重力作为驱动力的热水循环系统，以满足建筑物制热需求的一种供暖方式。
它的原理是通过热水的密度变化产生自然对流，使热水在供热介质和供热设备之间循环流动，以达到建筑物内的热量传递和热量平衡。
自然循环热水供暖系统的核心是通过热水的密度差异实现冷热水在供暖系统中的自然循环。
当冷热水之间温度差异较大时，冷水由重力的作用引起下行，热水由于密度较大，从上方向下部分流动。
冷水在下部通过加热供暖设备后升温，密度减小，然后向上方流动，热水由上部向下流动，在循环中不断加热和冷却，实现热量的传递。
这样，在供热设备和供热介质之间形成一个热水循环系统。
自然循环热水供暖系统的主要组成部分包括供热设备、供热介质、热水管道、散热设备和管道阀门等。
供热设备一般采用锅炉、热水锅炉、燃气热水器等，这些设备通过燃烧燃料或使用电能加热供热介质，将热量传递给热水管道。
供热介质一般为水，其特点是传热效果好、容易调节温度。
热水管道是连接供热设备和散热设备的管道，用于传输热水。
散热设备一般为散热片或散热器，用于散发热量，使室内温度达到设定的温度。
管道阀门用于控制热水的流量和调节供暖系统的工作状态。
自然循环热水供暖系统具有以下特点：首先，它是一种简单、经济的供暖方式，没有机械驱动设备，不需要额外的能量消耗，只需要利用重力和密度差异即可实现水的自然循环。
相比于强制循环系统，自然循环系统的运行成本更低。
其次，自然循环热水供暖系统的运行稳定可靠，不易出现故障。
由于没有机械设备和控制器，系统的可操作性和稳定性更高。
即使停电或其他设备故障，系统仍能保持正常运行，确保供暖效果。
再次，自然循环热水供暖系统的热交换效率高。
由于热水在循环过程中与散热设备接触时间较长，热量能充分传递给室内空气，提高了供暖效果，使室温更均匀，舒适性更好。
此外，自然循环热水供暖系统还具有使用寿命长、维护成本低等优点。
系统的主要部件均采用耐用材料制造，结构简单，不易出现故障，使用寿命长。
第一节 自然循环原理及计算
( xj ss ) gh pxj pss
（1）运动压头：回路中工质流动的推动力
稳定流动时：
S yd ( xj ss ) gh
Syd pxj pss
（2）有效压头：运动压头扣除上升系统的 总阻力后的剩余压头
S yx S yd pss
S yx pxj
（3）运动压头的影响因素：
1）回路高度：增加循环回路的高度，运动压头 增大。 2）下降管工质密度：下降管含汽，下降管内工 质的平均密度将减小，运动压头也随之降低。
3）上升管内工质密度：上升管受热增强时，产
汽量增多，汽水混合物的平均密度减小，运动压头
随之增大。
4）锅炉的工作压力：随压力的提高，饱和水和 饱和汽的密度差减小，运动压头也减小。目前自然 循环锅炉的的最高汽包压力约为19MPa。
xj 1 0 xj xj
图10-1 循环回路示意图 1—汽包；2—下降管； 3—下联箱；4—水冷壁
p ss gh pss
结论：在稳定流动时，下降管侧的总压 差等于上升管侧的总压差。 2．循环回路的运动压头
压差公式移项并整理得
第一节 自然循环的基本原理 一、自然循环的概念 1.自然循环回路：由汽包、下降管、水冷壁及联箱组成 的闭合回路。 2.自然水循环：完全依靠汽水密度差的推动力，推动工 质在自然循环回路中的循环流动。 二、自然循环的基本原理 1．自然循环回路的总压差 稳定流动时，有：
p p p gh p pss p2 p0 ss gh pss
自然循环热水采暖系统的工作原理
自然循环热水采暖系统的工作原理自然循环热水采暖系统是一种高效节能的采暖系统。
它利用水的循环流动和自然对流的原理，使室内得到舒适的温暖，并且不产生任何噪音。
以下是自然循环热水采暖系统的工作原理：1. 热源制热热源可以是电锅炉、燃气锅炉或太阳能热水器等。
通过加热水的方式，使水变热，进而产生热能。
2. 热能的传输热能需要通过管道传输到室内，这也是自然循环热水采暖系统的关键。
系统中有两条管道，一条是供水管道，一条是回水管道。
供水管道从热源处出发，将热水引入建筑物内部。
回水管道则将冷却的水送回到热源处，接受再次加热。
3. 自然循环在自然循环热水采暖系统中，水是按照一定的路线循环流动的。
热水从供水管道流入暖气片，将热能散发出来，然后变成冷水，从回水管道流回热源处。
由于热量的差异，水会自然地向高处流动，形成水的自然循环。
4. 压力差在自然循环热水采暖系统中，热水和冷水之间的温度差异是导致水自然循环的关键。
当冷水在进入暖气片时，温度高于室内空气，水会通过内部管道进入暖气片中央的出水口，然后流向较高的位置，从暖气片的另一个出水口流出。
这种循环不需要循环泵，也不需要外力推动水的流动。
5. 控制水温自然循环热水采暖系统的温度和循环速度需要调整。
如果室内的温度过高，水的温度需要下降。
此时可以通过调整热源的温度来实现。
如果循环速度过快，可以安装调节阀门或者调整管道的长度和宽度来解决。
总结：自然循环热水采暖系统是一种高效的采暖系统，其工作原理简单，不需要使用循环泵等设备。
该系统能够根据温度和循环速度，自行调整水的流动和温度，在保证室内温度舒适的同时，也能够实现节能、环保的采暖效果。
池塘水自然循环的原理
池塘水自然循环的原理
池塘水的自然循环是指通过自然力（如温度、光照、气流等）驱动，实现水体的混合和循环。
其主要原理包括：
1. 温度差异：在池塘水体中，水的温度会因日夜、四季等因素而存在差异。
温度较高的水体会上浮，而温度较低的水体则会下沉。
这种温度差异导致水体动态上下运动，促进水的混合和循环。
2. 风力影响：风力对池塘水的循环起到重要作用。
风吹拂水面时，产生水流和涡旋，将水体混合，并使处于下层的水体上升，同时将上层水体推向下方。
这一过程促进了水体的循环。
3. 光照作用：太阳光照射到水体表面时，会产生温暖并激发生物活动。
这些活动使水体中的生物产生运动，推动水体混合和循环。
4. 水体密度差异：水体中的溶解物、盐分、悬浮颗粒等物质的浓度差异会导致水的密度差异。
密度较高的水体下沉，密度较低的水体上浮，形成自然循环。
综上所述，池塘水的自然循环是由于自然力的作用使水体中的温度差异、风力、光照和物质浓度差异等因素相互作用，推动水体的混合和循环。
这一循环有助于水中养分、氧气等物质的均匀分布，维持水体的生态平衡。
自然循环热水供暖系统的工作原理
自然循环热水供暖系统的工作原理自然循环热水供暖系统是一种利用自然法则，通过自然循环来实现热水供暖的系统。
其工作原理基于热水的热胀冷缩特性，利用热水的自然循环来实现热能的传递和供暖。
一、系统构成自然循环热水供暖系统主要由锅炉、水箱、散热器、水泵、管道等组成。
其中，锅炉是热水的加热源，水箱储存加热好的热水，散热器用于将热水的热能释放到空气中，水泵则用于帮助热水完成循环，管道则连接各个组件，将热水从锅炉输送到散热器再回流到水箱。
二、工作原理自然循环热水供暖系统的工作原理基于自然循环原理和热水的热胀冷缩特性。
当锅炉加热热水，热水因受热而体积膨胀，从而形成一个热水流，流向散热器；散热器将热水的热能释放到空气中，热水因受冷而体积缩小，成为一个冷水流，流回水箱。
在这个过程中，不需要外力的干预，热水自然地完成了循环，从而实现了供暖。
三、系统特点自然循环热水供暖系统具有以下特点：1.节能环保：由于不需要额外的电力或燃料来帮助热水完成循环，因此省去了能源的浪费。
2.维护成本低：由于系统中没有复杂的机械装置，因此维护和保养成本较低。
3.运行安全可靠：由于系统的运行不需要外力干预，因此不会出现电力故障或机械故障等问题。
4.供暖效果好：由于热水的自然循环，使得供暖效果更加均匀，不易出现局部温差。
四、应用范围自然循环热水供暖系统适用于中小型建筑物，如别墅、公寓等。
由于其不需要外力干预，因此在建筑物布局较为自由的情况下更为适用。
自然循环热水供暖系统是一种简单、可靠、节能、环保的供暖方式，适用于中小型建筑物。
在今后的发展中，自然循环热水供暖系统有望得到更广泛的应用。
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S yx H q g ( q ) Pss S yd Pss Pxj
3、影响回路水循环特性的因素 1）锅炉工作压力 2）上升管热负荷 3）回路的重位高度 4）循环回路的阻力
（二）下降管和联箱 1、下降管： 下降管的作用是将汽包中的水连续不断的送往下连箱供 给水冷壁，以维持正常的循环的。下降管布置在炉外不受热， 并加以保温。 下降管分为小直径分散下降管和大直径集中下降管两种。 小直径分散下降管的管径一般为Φ 108、Φ 133和Φ 159；大 直径集中下降管的管径一般为Φ 325、Φ 426和Φ 508。 2、联箱： 联想的作用是汇集、混合和分配工质。它一般有无缝 钢管两端焊上弧形封头构成，出厂时联箱上带有管接座，在 现场将要连接的管子与管接座对焊起来。联想一般不受热， 材料常用20号碳钢。
(二)、自然循环工作的可靠性指标 1、循环流速w0：循环回路中水进入上升管时的速度。
w0
பைடு நூலகம்
G 3600 ss f
m/s
1）为避免上升管入口段沉积泥渣，w0不小于0.3 m/s； 2）供热锅炉水冷壁的w0=0.4~2m/s，对流管束 G w 3600 f w0 =0.2~1.5 m/s。 2、循环倍率K：由下降管进入上升管的水量G与同一时间在上 升管中产生的蒸汽量D之比。
4-1 自然循环原理
图1-8
自然循环锅炉
图1-9 自然循环锅炉
2、特点： 自然循环锅炉的特点有：
有汽包，汽水流动特性简单；
水冷壁管径大、直； 水容量大，蓄热能力大，锅炉启动、停止速度受限； 对给水品质要求低； 金属耗量两大。 19MPa以下的锅炉压力可以采用。
（一）汽包 1、定义： 汽包（亦称锅筒）是自然循环锅炉中最重要的受压元件，主 要用于电力生产各类锅炉中，如图1-6所示。 2、汽包的作用： 1）是工质加热、蒸发、过热三过程的连接枢纽，保证锅炉正 常的水循环。 2）内部有汽水分离装置和连续排污装置，保证锅炉蒸汽品质。 3）有一定水量，具有一定蓄热能力，缓和汽压的变化速度。 4）汽包上有压力表、水位计、事故放水、安全阀 等设备，保证锅炉安全运行。
4-1 自然循环原理
锅炉水力系统及循环方式 1、锅炉水力系统：工质(水)从进入锅炉到离开锅炉的流动 系统，其中包括： 1）加热系统——从过冷水到饱和水 2）蒸发系统——从饱和水到饱和蒸汽 3）过热系统——从饱和蒸汽到过热蒸汽 2、水循环方式 锅炉水循环：水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面回路 中的循环流动。 根据工质流动的动力不同分为 自然水循环 强制水循环
二、自然循环原理与可靠性指标
（一）自然循环原理 下集箱A-A面两边作用力相等
Pxj
Pxj Pg ( H s H q ) g Pxj Pa P ( H H ) g P P P H g H g P
g s q xj ss g s q q
0 ss
K=G/D
含汽率x ——或称汽水混合物的干度，是循环倍率K的 倒数，即 D 1
x G K
循环倍率物理意义是单位质量的水在此循环回路中全部 变成蒸汽，须经循环流动的次数。循环倍率 K 越大，干度 越小，水循环越安全。一般自然循环锅炉 K = 50～200。
（三）水冷壁 1、定义： 布置在炉膛内壁面上主要用水冷却的受热面，称为水冷 壁。它是电站锅炉的主要蒸发受热面。 2、水冷壁的作用： 1）吸收炉内辐射热，将水加热成饱和蒸汽； 2）保护炉墙，简化炉墙结构，减轻炉墙重量，这主要是 由于水冷壁吸收炉内辐射热，使炉墙温度降低的缘故； 3）吸收炉内热量，把烟气冷却到炉膛出口所允许的温度， 这对减轻炉内结渣、防止炉膛出口结渣都是有利的； 4）水冷壁在炉内高温下吸收辐射热，传热效果好，故能 降低锅炉钢材消耗量及锅炉造价。
ss
Pss Pg H s g H q q g Pss
因为： Pxj Pss
P 整理得：
xj
Pa
Pss
H q g ( q ) Pxj Pss
1、运动压头：由下降管和上升管中工质密度差引起的压头差。
S yd H q g ( q )
一、蒸发设备
1、定义 自然循环锅炉是指蒸发受热面内的工质，依靠下降管 中的水与上升管中的汽水混合物之间的密度差进行循环的 锅炉。 自然循环锅炉的蒸发设备包括汽包、下降管、水冷壁、 联箱及连接管道等，如图1-6、1-7、1-8和1-9所示，由它 们组成的系统称为蒸发系统。 自然水循环的回路：由锅筒、下降管、下集箱、上升 管、上集箱、引出管组成的密闭回路。