第十章自然循环ppt课件.ppt

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1、第十章自然循环自然循环工作原理和基本方程组蒸发受热面的安全工作问题自然循环特性的计算自然循环安全性检查提高自然循环安全性措施1自然循环锅炉构成自然循环锅炉的蒸发系统由汽包、下降管、分配水管、下联箱、上升管、上联箱、汽水引出管、汽水分离器组成。自然循环的研究内容是：上升管受热、循环回路里工质吸热和流动的特性。1-汽包；2-下降管；3-分配水管；4-下联箱；5-上升管；6-上联箱；7-汽水引出管；8-旋风分离器2自然循环工作原理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使水在回路中产生环形流动，又称为水循环下降管压力：上升管压力：

2、循环推动力：工质依靠上升管受热所产生的密度差沿着闭合的路线运动。3循环流速：上升管开始沸腾处的饱和水速。质量含汽率：上升管中汽水混合物中蒸汽的质量份额。循环倍率：进入上升管的循环水量与上升管出口产汽量之比。它的物理意义为：上升管产生一公斤蒸汽带动几公斤水进入上升管，它是反映循环受热、流动特性的循环参数。自然循环的基本概念与方程Q-D关系可以用热力学第一定律描述：4自然循环的基本概念与方程循环推动力与流动阻力的关系：粘性流体总流的伯努里方程为：对于下降系统：对于上升管系统：上升系统压差等于下降系统压差：压差平衡方程：5质量守恒定律可以写为：自然循环

3、基本方程组为：自然循环的基本概念与方程6运动压头：循环推动力，用于克服上升系统和下降系统的阻力。有效压头：在数值上等于循环推动力与上升系统阻力之差，用来克服下降管阻力。停滞：在同一个进口联箱间的管屏的所有上升管均在同一个压差下工作。对于受热弱的上升管，由于大，当等于管屏压差时，该上升管汽水混合物就不流动，称为循环停滞。倒流：当大于管屏压差时，上升管汽水混合物往下流，称为倒流。自然循环的基本概念与方程7安全工作与水循环关系蒸发受热面担负着产生蒸汽、保护炉墙、防止结渣的重要任务，它的外部工作条件在所有受热面中是最恶劣的，烟气温度高达1000~1600

4、℃，因此蒸发受热面安全工作是个十分重要的问题。受热面金属安全工作的条件是：管壁温度小于金属材料允许使用温度。管壁温度tb为：，℃管壁温度主要取决于工质侧对流放热系数α2。蒸发受热面的安全工作主要取决于水循环情况，另外结垢、腐蚀等因素也影响蒸发受热面的安全工作。8弹状流型含汽率x增大，汽泡开始合并成弹状大汽泡，形成阻力较小的汽弹两相流体的流动结构泡状流型当汽水混合物中含汽率x较小时，蒸汽呈细小的汽泡，主要在管子中心部分向上运动汽水混合物在垂直管中作上升运动汽、液两相数量，即质量含汽率x不断变化；汽、液两相间存在相对运动；产生汽泡趋中效应9液雾流型当

5、含汽率x再增大时，管壁上水膜变薄，汽流将水膜撕破成小水滴分布于蒸汽流中被带走，汽与水形成雾状混合物，称为雾状或液雾结构两相流体的流动结构柱状流型含汽率x继续增大，弹状汽泡汇合成汽柱并沿着管子中心流动，而水则成环状沿着管壁流动，形成汽柱状或称水膜环状流动结构10管内流动的沸腾状态与大容积沸腾过程的沸腾状态一样，有核态沸腾和膜态沸腾两种。第二类传热恶化现象：当质量含汽率很大时，出现了液雾状流动结构，这时管中连续的水膜被撕破，对流放热系数α2大大下降，管壁温度大大升高。第二类传热恶化的另一个特点是：管壁温度发生周期性波动。波动值可达60~125℃。特性

6、参数是工质的界限含汽率第一类传热恶化现象：当热负荷很高时，管子内壁汽化核心数急剧增加，气泡形成速度超过气泡脱离速度，使管子壁面形成一个连续的蒸汽膜，α2急剧下降，壁温急剧上升，这种由核态沸腾转变为膜态沸腾的传热恶化现象称为第一类传热恶化。这个转折点称为偏离核态沸腾点，用DNB表示。其特性参数为临界热负荷qlj，发生第一类传热恶化的含汽率称为临界含汽率Xlj。传热恶化11蒸发受热面的安全工作条件是：内壁有连续的水膜存在。或者说，内壁连续的水膜遭到破坏时水循环就出了故障。停滞：由于炉膛中的温度场不均匀，每个上升管受热是不一样的。受热弱的管子工质密度大

7、，当管屏压差Y等于受热弱管子液柱重时，Y刚好能托住管子液柱；而没有一个能使水流动的力量时，工质不流动，即产生了停滞。在停滞情况下，汽泡容易在弯头焊缝处聚集，形成蒸汽塞，连续水膜破坏，使管子烧坏。倒流：当管屏压差小于受热弱管子液柱重时，水就自上往下流，称为倒流。当上升管接到汽包汽空间时，不能发生倒流，而是出现自由水面。下降管带汽：下降管带汽将使循环推动力减小，易出现停滞、倒流，因此它是一种不安全因素。循环故障12自然循环特性的计算自然循环锅炉水循环计算的目的确定各回路平均循环流速w0、工质流量G；循环倍率Kh确定锅炉总的循环倍率Kg检验水循环的可靠

8、性自然循环锅炉水循环回路简单循环回路和复杂循环回路区分循环回路具体计算回路的划分13上升管受热,含汽率X不断增加，各截面两相流动参数不同