电厂锅炉原理及设备 自然循环锅炉

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 临界质量合汽车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) 界限循环倍率Kjx
3.92～5.88 35～240 10
10.2～11.76 160～420 5
13.73～15.69 400～670 3
16.67～18.63 ≥800 >2.5
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自然循环的可靠性指标及计算方法
Ø运动压头S y d 下降管与上升管中工质柱重差，维持回路
自然循环的动力，用以克服下降管与上升管中工质的流动阻力
H（ xj
i）g = p s + p xj = S yd L（8 41）
Ø有效压头S y x 在数值上等于下降管的阻力
H（ xj
u 自然循环特性 热负荷与循环 流速之间的关系: 锅炉热负荷 Q上升，D上升，X上升： Ø 上升 → S 下降→ H（ ’-
S）g 上升→ Syd上升→ w0 上升 Ø Δps上升 → w0 下降
Q 增加， Syd增加起主要作用，w0 上升；而Q增加过大，阻力增加起 主要作用，反使w0下降 u 自补偿能力 随锅炉热负荷Q(质 量含汽率x)的增加，循环回路水流量 G(循环水流速w0 )相应增大的能力
Ø 混合物密度ρh
h
=
G V
=
'V' + "V" = V
'
('
")L(8 18)
Ø 真实密度ρzs
zs = F dh
+F Fdh
dh
=
(
), kg / m 3 L(8 21)
G、Di → Xi → βi→φi→ρi→ hρig（重位压头）
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第四节 自然水循环的可靠性指标及计算方法
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两相流体的速度
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Ø 折算速度 假定蒸汽或水容积占据管子全部截面时的速度
w0"=
D F"
,m
/
s
w0'=
(G F
D) ,m / s
'
式中：D为蒸汽质量流量
Ø 混合物速度 w h
wh
=
V F
=
V
+V F
=G D+ D FF
= w0 + w0", m / sL(8
6)
Ø 真实速度
w' = V ' = G D , m / sL(8 14) F' F' '
w" = V " = D , m / s L (8 15 ) F" F" "
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两相流体的含汽率
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Ø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
X = D = w 0 " " = L(8 11) G w0 '
沸腾传热恶化 第一类传热恶化（膜态沸腾）： 因管壁形成汽膜导致的沸腾传热恶 化，它是由于管外局部热负荷太高造成的。
特性参数为临界热负荷，对应的x 为临界含汽率。 第二类传热恶化（蒸干）： 因管壁水膜被蒸干导致的沸腾传热恶化， 它是因汽水混合物中含汽率太高所致 。
特性参数是工质的界限含汽率。
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第三节 两相流的特性参数及流动阻力
两相流体的速度
Ø质量流速 单位时间流经单位流通 截面的工质质量
Ø 循环流速w0 上升
管开始沸Байду номын сангаас处的饱和
水的质量流速
= G / F, kg /(m 2 .s)L(8 3)
w0
=
G , m / sL (8 F'
4)
式中：G为工质的质量流量； V = G / 为容积流量
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前置泵
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第一节 自然循环的基本概念
Ø自然循环的工作原理 下降管中水与上升管中 汽水混合物间的重位压
头差 h ( ' h )g
使水在回路中产生环形 流动，又称为水循环
Ø简 单 循 环 回 路 压 差 平衡式 (取向下为正)
H xjg p xj = H i i g + p s L（8 40）
可避免管壁超温
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自然循环特性
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循环倍率K 衡量锅炉水循环可靠性的指标之一
ØK过大（x 过小) ，运动压头太小，可能出现循环停滞等水循环故障； ØK过小（x 过大），将失去自补偿能力，造成管壁超温
界限循环倍率Kjx 对应自然循环失去自补偿能力（最高循环流速） 时 的循环倍率
《锅炉原理》精品课程课件
第九章 自然循环锅炉
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第一节 自然循环的基本原理
第二节汽液两相流的流型和传热
第三节汽液两相流的流动参数及流动阻力
第四节 自然水循环的可靠性指标及计算方法
第五节 自然循环常见故障及提高安全性措施
第六节 蒸汽净化及汽包内部装置
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汽动给水泵
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第二节 两相流的流形和传热
汽水两相流的流型水 冷壁内工质的流动形 式（如图）：
单相水、过冷汽 泡、饱和汽泡、弹状、 环状、雾状、单相汽。
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水冷壁管内传热
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水冷壁管内饱和沸腾可分为核态沸腾和沸腾传热恶化两种工况
核态沸腾
汽泡强烈扰动，传热性能良好，管内壁温度接近于水的饱和温度，得 到良好的冷却。
i）g p s = p xj = S yx L（8 42）
Ø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
K = G = 1 L（8 39） Dx
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简单回路水循环计算
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1、自然循环锅炉水
循环计算的目的
Ø 确定各回路平均循环流速 w0 、工质流量G；循环倍率
Ø容积含汽率 蒸汽容积流量与汽水混合物容积流量之比
= V" =
1
L(8 13)
V 1 + / (1 / X 1)
Ø截面含汽率φ 蒸汽所占截面与管子总截面之比
= F = w h = C L(8 17) Fw
上升流动 C<1, φ<β；下降流动 C>1, φ>β
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两相流体的密度
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Kh
Ø 确定锅炉总的循环倍率Kg Ø 检验水循环的可靠性
2、压差法水循环计算
p xj = p s p xj = H xjg p xj ps = Hi ig + ps
H xjg p xj = H i i g + p s L（8 40）
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运动压头的影响因素
1.饱和水与饱和汽的密度差 2. 上升管中的含气率 3. 循环回路的高度