大学精品课件：蒸汽发生器5章-1

1
Fs FL
2
(5-7)
第五章
✓ 对于工质转弯时的局部阻力系数可以按表5-1中给 出的数值计算。
结构型式
在某一转弯角度时的局部阻 力系数
<30° 30°～70° >70°
结构型式
在管子弯头内的平滑
转弯
0
在联箱内的急剧转弯 0.6
在U型弯头内转弯
0.1 0.8～1.0
0.5
循环速度。
一回路水流动阻力包括：
✓ 摩擦阻力； ✓ 局部阻力。
二回路流动阻力包括：
✓ 下降空间阻力、上升空间阻力和汽水分离器阻力。 ✓ 其中下降空间阻力包括摩擦阻力和局部阻力； ✓ 上升空间阻力包括摩擦阻力、局部阻力、弯头区阻力和加速
度阻力。
第五章
❖单相流动阻力计算
➢常用单相流动阻力计算公式
x1

t1 do
x1

t2 do
(5-11) (5-12)
• 式中，x1为横向相对节距；x2 为纵向相对节距；t1 为横向
节距，m；t2 为纵向节距，m；d o 为管子外径，m。管子排
列及节距如图5-3所示。
第五章
第五章
➢ 一回路侧阻力计算
✓ 为了确定一回主循环泵的 扬程，必须对一回路侧冷 却剂在蒸汽发生器内流动 时的各项阻力进行计算
✓ 传热对流体流动阻力有明显的影响。但是，当传热 温差不是很大时，工程上一般仍用上式计算摩擦阻 力，只不过这时公式中的流体密度ρ按平均温度计 算。
第五章
摩擦阻力系数f需根据流态和流道的粗糙度选用不同的公式进行
计算。 ✓ 在层流区，圆管的摩擦阻力系数为：
f 64
Re
（5-2）
✓ 在紊流区,如果4000 Re 3104 一般可按布拉修斯方程计算
✓ 工质在通道中流动时，主要存在由于工质的粘性或涡流 而引起的摩擦阻力；
✓ 由于通道截面变化和弯头等而引起局部阻力和由于容积 和速度发生变化而引起的加速阻力。
✓ 由于流体重力而引起的重位压头视流动情况可能成为阻 力，也可能成为动力。
✓ 对于单相流体的流动，如果是不可压缩流体或在等温条 件下流动，一般可以不考虑加速度阻力的影响。
✓ 蒸汽发生器壳侧支 撑板的阻力系数可 以参考此图给出的 数据
第五章
✓ 当工质横向冲刷管束时，阻力压降主要取决于收缩和扩张 处的局部阻力，而摩擦阻力只是阻力损失中的极小部分。 因此，计算公式仍采用局部阻力计算表达式的结构型式。
Pb
V
N ' u 2
2
(5-8)
• 式中，N‘为受到工质冲刷的管子排数；V 为横向冲刷管束
✓ 这些阻力包括从蒸汽发生 器入口接管至出口接管之 间的摩擦阻力和局部阻力 之和,共有7部分。
第五章

1 传热管内的摩擦阻力:
Pf

f
H di


f
u
2 f
2
✓ 平均传热管直段长度包括两端在管板内的长度；
(5-13)
✓ 一回路冷却剂在传热管内的平均密度和平均流速按流道进出
口算术平均温度和一回路压力计算。
第五章
局部阻力一般按下式计算
Pl

u 2
2
（5-6）
✓ 式中， Pl 为局部阻力，Pa；为局部阻力系数。
✓ 局部阻力系数除少数情况可以用分析法求得外，多 数情况下都是通过实验测定。
第五章
✓ 当流道截面面积突然扩大或突然缩 小时，局部阻力系数可按图5-1查取。
✓ 对于流道截面面积突然扩大时的局 部阻力系数也可以直接按下式计算。
的阻力系数，其值与管子的排布方式有关。
• 当管子采用顺排布置
V

40.044


0.08x2
x1 1n

Re
0.15
(5-9)
•
当管子采用三角形排布置
V
40.23

0.11
x1 1 1.08

Re
0.15
(5-10)
第五章
• 其中:
n 0.43 1.13 x2
2 局部阻力
（1）由进口接管至进口水室通道截面突然扩大的局部阻力 :
PA
A


A

u
2 A
2
(5-14)
✓ 局部阻力系数按图5-1查取，或按式5-7计算。其中较小通道 截面为接管横截面，较大通道截面为与冷却剂接触的管板半 圆面；
✓ 蒸汽发生器的水力计算是在结构选型和热力计算之后 进行，但是，结构设计、热力计算又需要水力计算数 据，因此三者往往要反复交替进行，以使设计逐的基本任务
自然循环蒸汽发生器水力利计算包括：
✓ 一回路水流动阻力计算 ✓ 二回路流动阻力计算和运动压头计算，进而确定循环倍率和
f 0.3164 Re 0.25
（5-3）
✓ 如果 3104 Re 10，6 则 f 0.184 Re -0.2 （5-4）
✓ 如果流体流动已进入阻力平方区，则
f 1.74 2lg d 2

2
（5-5）
第五章
注意事项： ✓ 非圆管流道的摩擦阻力在层流区的摩擦阻力系数一般
与式（5-2）的计算结果有较大区别，部分简单流道可 以利用动量微分方程进行准确的理论计算，复杂的流 道则需要直接进行实验测量。 ✓ 自然循环蒸汽发生器内的流体流动一般都处于水力光 滑紊流流动区。这时无论是圆管还是非圆管，摩擦阻 力系数均可按式（5-3）或（5-4）计算，但需注意非圆 管的特征尺度应按水力当量直径计算。
0.2
从联箱(内径大于350 mm)或汽包进 入管束
1.2
从管子进入联箱(内径大于350 mm) 或汽包
进入壳侧或从壳侧流出
在壳体内90°转弯
1.0
在壳体内流过支撑板的180°转弯
阻力 系数
0.5 1.0 1.5 1.5
第五章
✓ 流体流过流道内安 装的孔板或栅格板 时的局部阻力系数 如图5-2所示 。
第五章
圆管内等温流体流动时的摩擦阻力一般按下式计算
Pf

f
H d
u 2
2
（5-1）
✓ 式中，Pf 为摩擦阻力，Pa；f为摩擦阻力系数；H为 流道长度，m；d为管道直径，m。ρ为流体的密度， kg/m3；u为流体的流速，m/s
✓ 用于计算非圆管流道的摩擦阻力时，需将公式中的 直径d替换成水力当量直径 d e
第五章
自然循环蒸汽发生器 的水力计算
第五章
➢引言
✓ 在蒸汽发生器中，一回路冷却剂与二回路工质之间的 换热过程和流体的流动过程是同时进行的，蒸汽发生 器内流体的水力特性取决于流体工质的性质和状态、 流道的结构和几何形态以及工质的流动型式；
✓ 水力特性不仅影响换热过程，也影响蒸汽发生器的经 济性和可靠性。