第11章 锅炉水动力学及锅内传热基础=西安交通大学-锅炉原理
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。
西安交大 锅炉原理
西安交通大学锅炉原理课程是一门面向热能与动力工程专业开设的专业必修课程。
该课程的目标是培养能源动力领域从事能源转换工作的高级工程技术人才、管理人才和高层次的研究人员。
锅炉是一种将燃料燃烧，使其中的化学能转变为热能，并将此热能传递给水（也可能是其他工质），使水变为具有一定压力和温度的蒸汽或热水的设备。
锅炉是火力发电机组的关键设备，也广泛应用于各种工业企业和生活中。
在锅炉原理课程中，学生将系统学习各种类型锅炉的燃烧设备和本体各受热面的结构特征，掌握锅炉的工作原理及设计方法，学习电站及工业锅炉的燃烧技术、受热面的布置方式、热力和水动力学的计算方法，以及锅炉设计的指导思想和分析解决问题的方法。
通过该课程的学习，学生将对有关锅炉的知识有全面系统的认识，并掌握一定程度的解决实际问题的能力。
锅炉的水循环资料
究 所
jx
10.4 循环回路的压差特性
• 在一定的热负荷及结构特性下，压差S和管 内流量G（或质量流速ρw）的关系称为压 差特性或水动力特性，相应曲线称为压差 特性曲线或水动力特性曲线。 西 安 • 用途：分析自然循环回路的工作原理及其 交 通 影响因素，确定回路的工作状态。
大 学 锅 炉 研 究 所
1. 循环流动与流型
目前我国生产的工业锅炉普遍采用自然循环。锅炉的自然循 环回路由锅筒、下降管、水冷壁及联箱组成。如图所示。
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
下降管布置在炉外不受热。由上 升管组成的水冷壁布置在炉膛内 的四周，紧贴炉墙。上升管中的 汽水混合物向上流动，进入锅筒， 在 锅 筒 中 经 汽 水 分 离 (explain why) ，汽水混合物中的汽进入蒸 汽空间，由蒸汽引出管引出。而 水则进入水空间，与送入锅筒的 给水混合再进入下降管，再次进 行循环。
图11-4 受热水平蒸发管汽液两相流流型
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
正常情况下，垂直管内蒸汽形成的汽泡，呈乳状悬浮在水中，同水 一起向上流动(图a)。当管壁附近流动阻力较大时，汽泡趋于阻力较 小的管子中间部分，呈柱状上升(图b)。当循环流速较小甚至停滞时， 即产生图c中的流动情况。
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
l Z d
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
图12-4 上升管压差与吸热量的关系
3.自补偿能力
由运动压头法：
q较低、x较小、循环倍率K较大时， 随着q的增加，φ的增加大于x的增加， Syd的增加大于总阻力∑ΔP的增加， 回路中的动力大于阻力，使得循环 流量G0相应增加 。
锅炉原理第十、十一、十二章 参考书及复习思考题
锅炉原理第十、十一、十二章参考书及复习思考题
一、参考书
1、樊泉桂，超超临界及亚临界参数锅炉，中国电力出版社，2007
2、樊泉桂，亚临界与超临界参数锅炉，机械工业出版社，
2000
3、黄承懋, 锅炉水动力学及锅内传热, 北京：中国机械工业
出版社, 1982
二、思考题
1、自然循环锅炉蒸发受热面回路中的工质流动的工作原理。
2、汽包锅炉采用连续排污的目的是什么？
3、什么是第一类传热恶化和第二类传热恶化。
它们一般发
生在什么区域？
4、进行自然循环锅炉水循环计算的目的是什么？水循环计
算的内容有那些？
5、何谓直流锅炉的脉动特性和水动力多值性？
6、简述超临界直流锅炉工作过程特点。
7、超临界直流锅炉的优点有那些?
8、直流锅炉汽温调节特点。
《锅炉原理》讲稿PPT
1、炉膛
其特点是采用高循环倍率，高温旋风分离器和外置流化床热交换器。虽然外置流化床热交换器的采用使这种锅炉略显复杂，但也使这种锅炉的床温调节更加简便，过热器/再热器的布置更为灵活。目前这种循环流化床锅炉最大容量的锅炉是法国阿尔斯通斯登工业公司制造的，装在普罗旺斯电厂配250MW机组的700t/h亚临界压力循环流化床锅炉。
35吨链条炉
35吨煤粉炉
锅炉三大系统：
1）燃烧供给系统 2）汽水系统 3）空气、烟气系统
1-2锅炉的参数
一、锅炉容量（额定蒸发量） 锅炉在设计蒸汽参数和保证效率下最大连续蒸发量。Kg/s t/h 二、蒸汽参数 锅炉出口处蒸汽压力（MP)和温度（℃） 三、给水温度 进省煤器的给水温度。 动力中压锅炉给水温度：150 ℃或170 ℃ 动力高压锅炉给水温度：215℃ 动力亚临界锅炉给水温度：260 ℃ （表1-1参数）
二.经济性指标
1.锅炉效率：锅炉的有效利用热量与输入热量的百分比. ηgl=Q1/Qr×100% (30万机组,设计效率92%,保证效率89%,一般为90%) 2.钢材使用率 锅炉每小时产生一吨蒸汽所用钢材吨数. 2.5-5t/t/h
§1-5 锅炉发展的趋势
发展趋势： 1、大容量：容量增大一倍,每t/h的金属用量减少5~20%。 2、高参数：参数提高一档,经济性提高2%. 3、再热机组：一次再热,提高经济性4~5%. 目前我国多采用亚临界压力,温度多采用540℃,主要是考虑设备工作的可靠性.
§1-6工业锅炉型号表示方法
按照标准规定方法编制： △△ △ ××－××／××－× （1）（2）(3) (4) (5) (6) （1）：总体型式代号 （2）：燃烧设备代号 （3）：额定热功率或额定蒸发量 （4）：额定争气压力或允许工作压力 （5）：过热蒸汽温度或出/进水温度 （6）：燃料种类代号
西安交大热工基础第11章对流换热2
⑥ 大空间自然对流换热实验关联式
Nu C Gr Pr
• 说明 tm=(tw+t∞)/2
n
特征长度：表面高度H （竖平板及竖圆柱）、 外径d（横圆柱）（表11-4、P.188） Gr中αV：气体按理想气体处理αV=1/Tm、液体 查物性手册
热流中心
30/66
热工基础
Fundamentals of Thermodynamics and Heat Transfer
ρ，0.8次幂，影响最大，其次为λ
u, 0.8次幂 ：1m/s→ 1.5m/s， h↑40% d↓，h↑
热流中心
12/66
热工基础 Fundamentals of Thermodynamics and Heat Transfer
3. 外掠物体时的强制对流换热
① 纵掠等温平板
• 公式 11-17 • 注意 特征尺度：板长(局部为x，平均为l)
④ 自然对流的两种流动状态 • 层流 • 湍流
Tw > T
x
T turbulent
• 判别流态的特征数是Gr数
⑤ 分类 • 大空间（边界层不受干扰） (infinite space)－教材介绍的
laminar y
• 有限空间（空间大小对换热效果有影响） (natural convection in enclosure)
n f
s1 s z 2
p
注意： tf、tw、d、umax C、m、n、k、p表11-2（P.185）
z表11-3（P.185）
热流中心
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热工基础
Fundamentals of Thermodynamics and Heat Transfer
自然循环锅炉水动力
§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
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
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）
3. 直流锅炉
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。 给 水 泵 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
系数C反映汽水之 间的相对速度
C wh / w sj
C=1,φ=β
向上流动
向下流动
C<1,φ<β
一般C>1,φ>β
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 ' 1 x 1 "
汽水混合物实际密度
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
循环倍率：
K＝G0/D＝1/x
k小，D大而G0小，则w0小。
k＜Kjx，w0≌0，发生停滞、自由水位。
锅炉原理_西安交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
锅炉原理_西安交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.离开炉膛越远的对流过热器其气温特性曲线越陡。
答案:正确2.天然气冷凝锅炉通常具有很高的热效率，有时其热效率甚至高于100%，原因是（）答案:采用低位发热量作为计算基准时，排烟温度低于水蒸气露点时有部分冷凝热被放出3.燃烧计算属于答案:热力学计算4.一般地，锅炉燃烧热效率通常可以用什么表示答案:1-q3-q45.炉膛断面热负荷是确定炉膛容积大小的一个重要指标。
答案:错误6.循环流化床燃烧锅炉是一种流态化燃烧设备，气固分离装置必不可少。
答案:正确7.下列哪种技术可用于提高煤粉稳燃能力？（）答案:提高风温_采用预燃室_加卫燃带_浓淡燃烧8.抑制NOx生成的方法有答案:降低燃烧温度_低α_促进NOx还原9.层燃炉的燃烧过程可分为答案:预热干燥阶段_燃烧阶段_挥发分析出并着火阶段_燃尽阶段10.下列燃烧方式属于层燃燃烧的有答案:振动炉排炉_链条炉_手烧炉_抛煤机炉11.下列哪个不是燃煤烟气的主要污染物答案:CO212.下列哪种燃煤锅炉最易冒黑烟答案:手烧炉13.下列对链条炉引燃起作用的炉拱有答案:前拱_后拱_中拱14.低温腐蚀主要原因是烟气温度低于水的露点温度。
答案:错误15.引燃拱一般做成抛物面形式，以增强反射的集中度。
答案:错误16.W形火焰锅炉是针对水分高的褐煤而开发的专用炉型。
答案:错误17.省煤器和空预器有时要采用交叉布置的原因是（）答案:烟气的热容高于空气热容18.双进双出钢球磨煤机属于答案:低速磨19.煤粉炉的一次风是答案:携带粉状燃料进入炉膛的空气20.炉排片的冷却度可以用被空气冲刷的炉排片侧面积与同燃料层接触的炉排片表面积之比来表示。
答案:正确21.链条炉二次风可以采用答案:空气_烟气_蒸汽22.燃烧过程能持续进行，除了必须有燃料和燃烧所需要的足够数量的氧气外，还必须有答案:足够高的温度_充足的反应时间_良好的混合23.下列哪种方法可以防止低温腐蚀。
锅炉原理课件完整版
锅炉原理课件完整版一、教学内容本课件依据《热能动力设备》教材第5章“锅炉原理”展开，详细内容包括：5.1节锅炉概述，介绍锅炉的定义、分类及其在热能工程中的作用；5.2节锅炉本体结构，详细解析锅炉的各主要部件及其功能；5.3节锅炉工作原理，阐述燃料的燃烧、传热过程以及蒸汽的产生；5.4节锅炉运行与维护，探讨锅炉的安全运行措施及日常维护保养。
二、教学目标1. 理解锅炉的基本概念、分类及其在热能动力系统中的重要性。
2. 掌握锅炉本体结构及各部件功能，了解锅炉的工作原理。
3. 学会锅炉运行与维护的基本知识，提高实际操作能力。
三、教学难点与重点教学难点：锅炉的工作原理及本体结构。
教学重点：锅炉的分类、工作原理、本体结构及其运行维护。
四、教具与学具准备1. 教具：锅炉原理课件、锅炉模型、实物图片、视频资料。
2. 学具：笔记本、教材、笔。
五、教学过程1. 引入：通过展示锅炉图片，引导学生思考锅炉在热能动力系统中的作用。
2. 知识讲解：1) 锅炉概述：讲解锅炉的定义、分类、应用领域。
2) 锅炉本体结构：分析锅炉的各主要部件及其功能。
3) 锅炉工作原理：阐述燃料的燃烧、传热过程以及蒸汽的产生。
3. 实践操作：利用锅炉模型，指导学生观察锅炉的结构，加深对锅炉本体结构的理解。
4. 例题讲解：结合教材例题，讲解锅炉工作原理的计算方法。
5. 随堂练习：布置有关锅炉原理的习题，检查学生对知识点的掌握。
六、板书设计1. 一级锅炉原理二级1) 锅炉概述2) 锅炉本体结构3) 锅炉工作原理4) 锅炉运行与维护2. 结构图：锅炉本体结构图、工作原理示意图。
七、作业设计1. 作业题目：1) 解释锅炉的定义，列举三种常见的锅炉分类。
2) 绘制锅炉本体结构图，标注各主要部件名称及功能。
3) 简述锅炉的工作原理，并计算一个简单锅炉的热效率。
2. 答案：1) 锅炉是利用燃料燃烧产生的热量，使水变为蒸汽的热能设备。
常见的锅炉分类有：火管锅炉、水管锅炉、余热锅炉等。
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
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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 。
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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。
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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
西安交通大学《锅炉》复习资料
《锅炉总结》第一章锅炉基本知识锅炉参数：蒸发量（t/h或kg/s）、出口蒸发压力（MPa）、出口蒸汽温度、给水温度（指进省煤器的给水温度）。
锅炉型号：P14锅炉的性能指标：×100%1.经济性：热效率：η=Q1Q rQ r：随每kg燃料输入锅炉的总热量Q1：单位时间内工质在锅炉中吸收的总热量净效率：考虑锅炉机组运行时的自用能耗。
煤耗和厂电用量2.可靠性；3.机动性。
第二章锅炉型式简介自然循环锅炉：层燃燃烧自然循环锅炉、煤粉燃烧自然循环锅炉、循环流化床燃烧自然循环锅炉、W型火焰燃烧自然循环锅炉。
强制循环锅炉：强制循环热水锅炉、控制循环锅炉。
直流锅炉：小容量直流锅炉、亚临界参数电站直流锅炉、超临界参数锅炉。
复合循环锅炉：全负荷复合循环锅炉、部分负荷复合循环锅炉、超临界压力部分负荷复合循环锅炉。
第三章锅炉燃料1.燃料分类：核燃料和有机燃料（固体、气体、液体）。
2.燃料组成：（1）固体燃料：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、水分（M）、灰分（A）。
C、H、S为可燃元素。
（2）液体燃料：与固体相同。
但C、H含量较高。
（3）气体燃料：天然气：气田气（甲烷90%）、油田气（甲烷80%，丙、丁烷，CO2含量高）、煤田气（甲烷50%）；人造气。
硫在煤中存在形式：有机硫（与碳氢合成复杂化合物）、黄铁矿硫、硫酸盐硫。
机械杂质：开采、运输、贮存过程中混入的不溶物质。
水分增加，影响燃料的着火和燃烧速度，增大烟气量，增加排烟热损失，加剧尾部受热面的腐蚀和堵灰。
燃料油中的高水分会使燃料的热值降低，导致燃烧过程中出现火焰脉动等不稳定工况或熄火，增大排烟热损失，一般是有害成分。
微爆效应：少量水分呈乳状液并与油均匀混合，雾化后的油滴中水分先受热蒸发膨胀。
油滴形成二次破碎雾化，改善燃烧条件，提高燃烧火焰温度，降低不完全燃烧热损失。
3.燃料成分基准及换算：（1）收到基：以收到状态的燃料为基准计算燃料中全部成分的组合。
锅炉工作原理课件
余热利用技术发展
1 2
余热回收系统
利用热能回收装置，将锅炉排放的余热进行回收 利用，提高能源利用效率。
余热发电技术
利用余热进行发电，实现能源的二次利用，降低 能源消耗和碳排放。
3
余热供暖技术
将余热用于供暖系统，为建筑物提供温暖，减少 对传统能源的依赖。
严格控制操作参数
在操作过程中，应密切关注锅炉的水位、压力、 温度等参数，确保其在安全范围内波动。
执行安全操作程序
按照规定的操作程序进行启动、运行、停止等操 作，避免因误操作导致安全事故。
环保要求与排放控制
遵守环保法规
确保锅炉的运行符合国家和地方的环境保护法规，合理处理废气、 废水和固体废弃物。
安装污染物处理装置
辐射换热
以电磁波形式传递热量， 不受物体接触影响。
水循环原理
加热阶段
水进入锅炉被加热至沸腾状态。
循环阶段
热水通过水泵作用，在管道系统 中循环流动。
散热阶段
热水将热量传递给散热器，散热 后返回锅炉继续加热。
热力计算原理
热平衡原理
锅炉输入热量与输出热量保持平衡。
热效率计算
热损失分析
分析锅炉运行过程中的各种热损失， 优化运行。
循环流化床燃烧技术
利用高速气流使燃料和空气充分混合，实现高效、低污染燃烧。
智能控制技术应用
自动化控制系统
通过传感器、控制器和执行器等设备，实现锅炉的自动化控制， 提高运行效率和安全性。
人工智能技术
利用机器学习、神经网络等算法，对锅炉运行数据进行实时分析， 优化运行参数，降低能耗。
远程监控与诊断系统
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
第11章直流锅炉——锅炉原理课件
热化学过程特点
•
控制调节过程特点
• ①
直流锅炉必须同时调节给水量和燃料量， 直流锅炉必须同时调节给水量和燃料量，以保证物质平衡 和能量平衡，才能稳定汽压和汽温。 和能量平衡，才能稳定汽压和汽温。所以直流锅炉对燃料 量和给水量的自动控制系统要求高。 量和给水量的自动控制系统要求高 SCHOOL OF ENERGY AND POWER ENGINEERING, SHANDONG UNIVERSITY 。
3 2 ∆P = A(ρω ) + B (ρω ) + C (ρω )
SCHOOL OF ENERGY AND POWER ENGINEERING, SHANDONG UNIVERSITY
特性曲线
SCHOOL OF ENERGY AND POWER ENGINEERING, SHANDONG UNIVERSITY
G = ρw
产生原因 产生原因
∆ p rs
L rs ( ρ w ) 2 = λ d 2 ρ'
∆ p zf
L − ห้องสมุดไป่ตู้ rs ( ρ w ) 2 ρ'' [1 + x ( =Ψλ − 1 )] d 2 ρ' ρ'
在某区段（如曲线 的 段 随着ρw 增加， 增加， 在某区段（如曲线2的cd段），随着 增加，Lrs增加， Lzf减小，使得 减小，相应的 x 也减小；而且 减小影响程 减小，使得D减小 减小， 也减小；而且x减小影响程 度比ρw 增加影响程度大。因此，随着ρw 增加， 度比 增加影响程度大。因此，随着 增加， ∆P rs 增 减小的值少。 加的值比 ∆Pzf 减小的值少。
SCHOOL OF ENERGY AND POWER ENGINEERING, SHANDONG UNIVERSITY
其他系统西安交通大学--电站锅炉原理(高起专)学习指南所有答案
其他系统西安交通大学--电站锅炉原理（高起专）学习指南所有答案蒸汽压力越高，对蒸汽品质的要求也越高。
答案是：√半辐射式过热器既接受炉内的直接辐射热，又吸收烟气的对流热。
答案是：√一般的电站锅炉通风采用的是平衡通风答案是：√旋流燃烧器烧烟煤时，扩散角应比烧无烟煤时的扩散角小些好。
答案是：√工业上核算企业能源消耗统一计算标准，为了便于比较和管理，采用标准煤的概念，规定将收到基发热量为29300J/g的燃料称为标准煤。
答案是：√磨煤机通常依靠撞击、挤压、研磨的作用将煤磨成煤粉，但每种磨煤机是以其中一种作用为主答案是：√脉动现象是指在强制流动锅炉蒸发受热面中，流量的大小随时间发生周期性变化的现象。
答案是：√煤在失去水分和挥发分后剩余部分即为焦碳，它包括固定碳和灰分答案是：√煤的收到基水分Mar越大，则该煤低位发热量越低答案是：√锅炉通风过程包括排烟过程和送风过程。
答案是：√按传热方式，过热器可划分为辐射式、对流式和半辐射式三种答案是：√烟气酸露点温度就是指硫酸蒸汽凝结时的烟气温度，烟气的酸露点温度一般高于烟气的水露点温度。
答案是：√在电厂中实际能够利用的煤的发热量是低位发热量。
答案是：√喷水减温器的汽温调节精度比烟气侧的汽温调节方式的调节精度高答案是：√由于汽轮机进气压力为定值，过热器阻力越大，锅炉汽包的工作压力就越高，这就需要提高给水压力，给水泵的能耗增加答案是：√在回路的自补偿范围内，上升管热负荷增大时，循环水速将增大，循环倍率将减小。
答案是：√锅炉按工质流动方式分有自然循环锅炉、强制流动锅炉两种，而后者又可分为直流锅炉、多次强制循环锅炉和复合循环锅炉三种。
答案是：√过热器和再热器受热面自身传热特性的不同会引起汽温变化的相差。
答案是：√燃用固体燃料时，烟气中的飞灰颗粒会沉积在对流受热面管子上，使传热热阻增加，使受热面的传热受到影响。
答案是：√无烟煤的化学反应性强，在空气中存放极易风化成碎块，容易发生自然答案是：×炉膛容积热负荷qv越大，煤粉的炉内停留时间就越长。
锅炉原理课件(PPT)
燃烧器的种类和结构
燃烧器的特点和应用
燃烧器的维护和保养
燃烧器的工作原理
炉膛的结构和设计原则
炉膛的作用：提供燃烧空间，保证燃料充分燃烧
设计原则：保证强度、耐火、防爆、节能等要求
炉膛的结构：包括炉墙、炉顶和炉底三个部分
燃烧调整和优化
燃烧器风量调整
燃料和空气混合方式
燃料和空气比例调整
燃烧器布置和投运数量
汇报人：
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锅炉原理课件
CONTENTS
目录
锅炉的基本知识
锅炉的燃烧系统
锅炉的辅助设备
锅炉的运行和维护
锅炉的水循环系统
锅炉的设计和发展趋势
锅炉的基本知识
锅炉的定义和分类
锅炉是一种利用燃料燃烧产生热能，将水加热成为热水或蒸汽的机械设备。
注意事项：定期检查水位、压力、温度等参数，确保安全运行
维护内容：定期清洗锅炉内部、检查锅炉附件、更换磨损部件等
正否具备运行条件
启动：按照操作规程进行启动
运行中监控：监控水位、压力、温度等参数，确保正常运行
停炉保养：定期进行维护保养，延长锅炉使用寿命
常见故障及排除方法
排烟过程：烟气经过除尘、脱硫等处理后，通过烟囱排入大气中
控制系统：锅炉控制系统能够监测和调节锅炉的运行状态，确保安全、稳定的运行。
锅炉的主要性能指标
蒸发量：锅炉每小时所产生的蒸汽量
热效率：锅炉的热能利用率
燃料消耗量：每小时所消耗的燃料量
蒸汽参数：蒸汽的压力和温度
锅炉的燃烧系统
燃烧器的构造和工作原理
旋涡泵：流量小，扬程高，结构简单，价格便宜
离心泵：结构简单，流量大，扬程低
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w0' w0''
根据质量守恒定律，由质量流速定义
可得
'w0 h wh ' w0' "w0"
wh
w0
w0" (1
" ' )
（2）实际流速
通过管子蒸汽流通截面积 f " 的蒸汽容积流量称为蒸汽
的实际流速
w'' sj
，通过管子水流通截面积
f
' 的水的容积
流量称为水的实际流速 ws'j
w'' sj
h
Gh Qh
Qq Qs
Qh
1 '
1
1
" '
1 x
1
在一长为L 的微元管段上，单位微元管段
h
'
1
x
' "
1
容积具有的混合工质质量称为汽水混合物实际
密度 hsj ，即
hsj
f
f l
f l
1
12
11.2 流动阻力
锅炉管内工质既有单相流体，又有汽液两相流体，它们在 管内流动时由于需要克服各种阻力会产生一定的压力降。
基本方程
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。
又称真实容积含汽率。其值为某一管道截面上蒸汽流通截面
积与整个管道截面的比值，即
f
f
该值需要通过试验来确定。经推导：
表明截面含汽率与质 量含汽率或容积含汽
率之间的关系
1
1
1
S
" '
1 x
1
1 S 1 向上流动， C<1, <β；向下流动，C>1, >β 的关
系。实际的向下流动，当 β 值小于某一界限 βjx 值时，
锅筒是特征 调节；临界以下， 循环泵工作 超临界惟一。
P高金属耗多，驱 条件差
阻力大
动力下降
强制与直流 的结合产物
也称辅 助或控 制循环
1
11.1.2 汽液两相流的流型 1. 垂直管内汽液两相流体主要流型
图11-2 受热垂直上升 管汽液两相流流型
图11-3 受热垂直上升管中沸腾时的两相流流型随热流密度增加而变化的示意图 1－汽泡状沸腾开始线；2－汽泡状沸腾终止线；3－蒸干线；4－过热蒸汽线
K G0 1
Dx
9
（2）容积含汽率
汽液两相混合流体中，蒸汽容积流量所占混合
物容积流量的分额称为容积含汽率 β，即
Qq Qh
w0" wh
w0'' w0' w0''
wh
w0
w0" (1
" '
)
x Gq "w0" Gh ' w0
1
1
" '
1 x
1
10
（3）截面含汽率
反映蒸发管某截面上工质的真实含汽率称为截面含汽率 ，
x Gq "w0" Gh ' w0
对蒸发管，可用热物性参数来表示，称热力学含汽率， 也称为沸腾度。在蒸发管任一截面
x i i' r
当 x<0，工质处于未饱和水（过冷沸腾）区；0 x 1， 处于饱和沸腾区；x>1，处于过热蒸汽区。
受热蒸发管中入口的水量 G0 与产生的蒸汽量 D 的比值， 称为循环倍率 K，为质量含汽率的倒数，即
2
2. 水平管内汽液两相流体主要流型
图11-4 受热水平蒸发管汽液两相流流型
3. 研究两相流体的流动模型
①均相流模型。两相流体非常均匀，具有平均流体特性的 均质单相流体，没有相对速度且热力学平衡。该模型可以应用 单相流体的各种方程式。最适用于泡状流型。
②分相流模型。假定两相完全分开，各自以一平均流速流 动，即两相流速不等但已经达到热力动态平衡。可以对每一相 流体写出一组基本方程式。该模型比较精确但是很复杂，最适 宜用于环状流型。
ff
根据质量守恒定律，在稳定流动时，无论受热与否，如管子截面
不变，工质流经管子任一截面的质量流速均相等，即 w 常数。
5
（5）折算流速 假设蒸汽或水单独占据管子全部流通截面积时的流速分别称为
折算汽速 w0'' 或折算水速 w0' ：
w0''
Gqv f
பைடு நூலகம்
Qq f
w0'
Gsv f
Qs f
折算速度在实际中不存在，也不可测量，在两相流体力学中用于
w0" ws"j
wh w0" ws"jwh
wh ws"j
C
>β；而当 β 值超过 βjx 值时，则有 ＜β，即 值并
不总是大于 β 值，其机理尚不完全清楚。
系数 C
wh w''
sj
也反映出汽水间存在的相对速度，可由试验确定。
11
4. 密度 汽液两相流体中，工质的质量流量与容积流量的比值称为
汽水混合物密度 h ，即
Qq f
ws' j
Qs f
7
（3）相对速度与滑移比
蒸汽实际流速与水的实际流速之差称为相对速度 wxd ，
蒸汽实际流速与水的实际流速之比称为滑移比 S
wxd ws"j ws'j
S
w'' sj
ws' j
8
3. 含汽率 （1）质量含汽率 汽液两相流体中，蒸汽质量流量所占混合物质量流量的份额称为 质量含汽率 x，也称为蒸汽干度。当两相流体完全处于热力学平 衡状态时
3
11.1.3 汽液两相流的基本参数
1. 流量参数 （1）汽液两相流体的质量流量 单位时间通过管道流通截面积的汽液两相流体 的质量，其值 Gh 为蒸汽质量流量 Gq 和水质量流量 Gs 之和，即
Gh Gq Gs
（2）汽液两相流体的容积流量
Qh Qq Qs Gq v Gs v
v 和 v 分别为饱和水及饱和蒸汽的比容，m3/s。
第11章 锅炉水动力学及锅内传热基础
锅炉性能优劣取决于锅内过程和炉内过程能否良 好配合。
组织良好的锅内过程，就是组织管内工质的合理 流动，在各种参数条件下都能够使工质从火焰或 烟气吸收足够的热量，并且要确保管壁得到充分 冷却。
0
11.1 流型及流动参数
11.1.1 锅炉水循环方式
水质要求低，易 管布置灵活， 各种压力可用，
4
（3）循环流速
流量等于管内汽液两相流体质量流量 Gh的饱和水流
量 G0，通过整个管道截面 f 时的水速
w0
G0v f
锅炉中，蒸发管入口的水接近于饱和水，认为进入
蒸发管的水速即等于循环流速，相应的质量流量 G0
即为循环流量。
（4）质量流速
通过管子单位流通面积的工质质量流量称为质量流速 w ，即
w G0 Gh
分析某一相单独流过管子截面时的压降。受热的蒸发管内由于存
在相变，此两值沿管长不断变化。
循环流速、质量流速、以及折算流速三个 参数虽然都称为速度，但是它们都是代表 流量的参数。
6
2. 速度参数
（1）汽液两相流体的混合流速
通过管子单位流通截面积的工质容积流量称为混合流速 wh ，即
wh
Qh f
Qs Qq f