锅炉原理课件13.ppt

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1、第十三章蒸发受热面的工质流动和传热本章主要内容：两相流动和传热及其各项参数；自然循环原理和计算；自然循环的安全性；强制流动蒸发受热面的水动力特性。第一节两相流动和传热一、两相流动和传热的基本概念影响两相流动的主要因素：1、工质的流向（向上、向下、水平）2、流速3、管径4、压力（汽水密度差）5、粘度6、含汽率7、热负荷二、两相传热恶化1、某一负荷下，放热系数α沿流程的变化以图13-2的负荷1为例：（1）A-B段（单相过冷水，α有所增加）；（2）B-C段（过冷沸腾，α明显增加）；（3）C-D段（饱和核态沸腾，α增加不多）；（4）D-E段（饱和核态沸腾强制水膜对流，α进一步增加）；（5

2、）E-F段（液雾流、含水不足，α迅速降低、出现第二类传热恶化）；（6）F点以后（蒸汽的单相换热，α有所增加）。2、负荷变化对α的影响随着负荷增加：（图13-2中负荷线由1逐步变到7）（1）过冷沸腾点提前（对应于B点）；（2）饱和核态沸腾时的放热系数增加（对应C-D段）；（3）转为强制水膜对流传热的x增加（对应D-E段）；（4）传热恶化出现点提前：（对应于E点）1）含水不足提前；（第二类传热恶化。特征参数：临界含汽率）2）膜态沸腾提前。（负荷3~7）（第一类传热恶化。特征参数：临界热负荷）三、超临界压力下的传热1、超临界压力下的参数变化特点（1）最大比热容点（2）拟临界温度（准临界温

3、度）（3）大比热容区2、大比热容区的对流放热系数W/(m2·℃)（式13-1）四、传热恶化的防止措施1、保证一定的质量流速；2、使流体在管内产生旋转流动或破坏汽膜边界层；内螺纹管、扰流子。3、降低受热面的热负荷。第二节两相流的基本参数和流动压降一、两相流的基本参数基本参数包括：1、流量参数：流过截面的汽水混合物流动参数；2、真实流动特性参数：截面上的汽、水真实流动参数。（一）流量参数1、质量流速（单位面积的质量流量）kg/(m2s)（式13-3）2、循环流速（以饱和水密度计算的上升管进口工质流速）m/s（式13-4）3、折算流速（1）蒸汽折算流速m/s（式13-5）（2）水的折算流

4、速m/s（式13-7）质量流速kg/(m2s)4、混合物流速（式13-9）m/s5、质量含汽率（干度）（式13-12）6、容积含汽率（式13-15）（V”、V’：汽、水容积流量）β与x之间的关系：（式13-16）7、流量密度（式13-17）（二）真实流动特性参数某流动截面上的“当地”参数。1、真实流速水的真实流速蒸汽的真实流速汽水滑动比2、截面含汽率（空隙率）（式13-21）与β之间的关系：（式13-22）令得（C与工质流动方向、压力、流速、含汽率有关）用汽水滑动比表示：（二）真实流动特性参数3、真实密度某一流通截面上汽水混合物的密度。（式13-24）二、两相流动的压降（式13-2

5、5）摩擦阻力局部阻力重位压差加速压降第三节自然循环原理及计算一、自然水循环原理（一）自然循环回路（二）循环压头1、运动压头Sdr及其与流动阻力的平衡式运动压头Sdr：下降管与上升管的工质柱重差。（式13-34）在循环回路工作点：（式13-35）影响运动压头的因素：（1）水循环高度h；（2）下降管与上升管的工质密度差1）压力大小；2）上升管平均含汽率2、有效压头Sef及其与流动阻力的平衡式有效压头Sef：运动压头－上升管和汽水分离装置流动阻力。在循环回路工作点：（式13-36）3、在循环回路工作点，下降管、上升管压差平衡式（式13-37）式13-35、36、37分别是：运动压头法、有

6、效压头法、压差法。（三）循环流速和循环倍率水循环安全性的两个重要指标。1、循环流速（式13-4）2、循环倍率K进入上升管的循环水流量G与上升管出口蒸汽流量D之比。1）界限含汽率xth：自然循环开始失去自补偿能力时的x。2）界限循环倍率：Kth=1/xth。（表13-2）xxth：x增加w减小。（强制流动特性，无自补偿能力）w0w0,max0xthx图13-9x与w0的关系二、水循环计算水循环计算的任务（1）计算整个循环回路的工作点；循环流量G或循环流速w0（2）校验水循环的安全性。水循环计算的已知条件（1）结构尺寸；（管径、高

7、度等）（2）热负荷、压力等。（热力计算的结果）（一）简单回路的水循环计算简单循环回路复杂循环回路1、基本方程（1）压差法（式13-40）式中：（2）有效压头法（式13-43）2、加热水段高度的计算h2hhw1≈v’v