直流锅炉水动力及其计算

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1、强迫流动锅炉水动力特性刘银河2008.5直流锅炉蒸发管的水动力特性在一定的热负荷及结构特性条件下，管内工质的流量G（或质量流速ρw）与压差Δp的关系称为水动力特性（或压差特性）。Δp＝f（G）单值性：Δp与G一一对应多值性：一个Δp可能对应两个以上的G1.水平蒸发管总压差忽略△pzw和△pjsq与Z不变，△p∝G2v，G↑，v↓，则△p随G的变化具有不确定性，主要取决于流量增加和比容减小这两者的相对变化。水平蒸发管水动力特性假设：①受热均匀ql不变；②采用均相流模型，两相流体摩擦阻力修正系数Ψ=1；③加热段的平均

2、比容取饱和水比容v′；④忽略局部阻力。水平蒸发管水动力特性根据热量平衡得右二式，带入前式计算压差A、B、C是与工质状态（Δiqh，ql，G）、物性（v′，v″，r）、结构（Z）有关的参数。水平蒸发管水动力特性避免多值性最多只有一个拐点，且单调增2个不同的实根，出现多值性2个相同的实根，曲线只有一个拐点为虚根，曲线单调升水平蒸发管水动力特性保证安全裕度a>1多值性的物理原因对于强迫流动的蒸发管内同时存在加热水段和蒸发段，当q一定时，由于水和蒸汽的比容差别极大，使得工质的平均比容随流量的变化而急剧变化。而△p不仅与G

3、有关，还与v有关，从而产生了水动力特性的多值性。如果受热管内全部是单相热水或汽水混合物，则不会出现多值性。水平蒸发管水动力多值性原因O－B：G↑，Δp↑，因为G↑↑＞比容v↓。O－A段，由于管内充满蒸汽，v随G的变化很小，曲线较陡；A－B段，v减小的速度加快，曲线逐渐变缓。B－C：G↑，容积含汽率φ↓↓，从而G↑＜v↓↓，则△p↓，直至C点。C－D：由于管内几乎全部是水，G↑对v已无多大影响，△p↑。xc≈0.1xc≈0.5影响多值性的因素（1）压力●低压明显存在多值性。●P↑，稳定性↑。●亚临界压力17MPa以

4、上一般不会产生多值性，除非入口水的欠焓特别大。（2）入口欠焓●Δiqh↓，稳定性↑●Δiqh＝0,A＝0，二次曲线。在G>0的区间，Δp>0，且单调增加，多值性消失。Δiqh↑，向三次曲线转变。（3）加热水段阻力Δpjr↑，增加了流量对压差的影响，减弱了汽水混合物比容的影响，稳定性↑。（4）热负荷q↑，系数A↓，C↑。稳定性↑。相当于iqh↓。热负荷的变化还与其他因素有关:q高，多值性范围扩大；q低时，易引起流量的不稳定性波动。水平蒸发管水动力多值性防止措施减小蒸发管进口水的欠焓增大加热水段的阻力垂直蒸发管水动力

5、特性垂直蒸发管的水动力特性（单行程）1－重位压差曲线2－流动阻力曲线3－总水动力特性曲线垂直蒸发管水动力特性垂直蒸发管的水动力特性（双行程）1－下降段重位压差曲线2－上升段重位压差曲线3－流动阻力曲线4－总重位压差曲线5－总水动力特性曲线多值区多值区二、并联管组的热偏差1.热偏差并联管组在理想设计工况下，可靠性可以得到保障。实际条件差异很大，并联管组中各管焓增不均匀。偏差管工质焓增△ip和整个管组工质平均焓增△ipj之比称为热偏差系数ρ因为热负荷不均匀系数受热面积不均匀系数流量不均匀系数烟气侧工质侧允许热偏差必须

6、满足热偏差取决于管子的热力特性，受热面特性和工质的水力特性。（1）热负荷不均匀系数ηr与受热面的结构尺寸和运行状态有关。（2）受热面积不均匀系数ηm与受热面布置方式，各管的结构尺寸有关，一般为ηm=0.95～1.05。热负荷偏差及受热面积偏差均会造成流量偏差。（3）流量不均匀系数ηlηl主要取决于●结构因素：阻力特性。●集箱效应：连接型式。（过热器、v变化小的受热面）●热效流动偏差：热负荷不均匀。（水冷壁、v变化大的受热面）●重位压差：垂直管。2.集箱效应（1）集箱的静压分布分配集箱。工质不断分流，动压→静压。动

7、量方程假定：①工质分流连续；②阻力系数λ为常数；③Vx与w线性关系，Vx＝cfw；④略去ρ(dw)2；⑤分流流量均匀，X＝x/L。积分X＝1,分配集箱最大静压差试验确定cf＝1.24，分配集箱静压变化系数Kf与阻力特性有关。整理得x处静压进口静压汇集集箱。工质不断汇流，静压→动压。用座标X′＝1－X建方程，积分后转换为X。w＝whX′＝wh(1－X)；Vx＝chw。同理可得，X＝1，汇集集箱最大静压差试验确定ch＝0，汇集集箱静压变化系数结构特性相同，Kh>2Kf；ΔphL>2ΔpfL，即汇集集箱的静压曲线变化比

8、分配集箱要大许多。整理得计算Δpfx、Δphx，X＝0均在集箱引入管或引出管。（2）集箱连接方式对并联管组流量分配的影响Z型连接系统流动动力Δp＝pfx－phxU型连接系统U型连接系统流量分布比较均匀，Z型系统比U型系统具有较大的流量偏差。多点引入和多点引出连接系统并联各管工质的进出口压差Δp集箱偏差管的压差Δpp与平均工况管的压差Δppj的差值δΔpjx显然偏差管的δΔ