第九章 自然循环原理及计算ppt课件

.第9章自然循环原理和计算，1、锅炉水动力学基础汽水混合物的流型和传热二相流体的基本参数2、计算自然循环锅炉的水循环和自然循环的基本概念简单循环回路计算自然循环故障及其可靠性检查、1锅炉水动力学基础1、二相流体的流动结构2、水冷壁管内传热3、二相流体的速度4、 二相流体的含有率5，二相流体的密度：自然循环，弹性结构的含有率x变大，气泡开始整合成弹性大的气泡，阻力小的汽弹，1/4， 1、形成双相流体的流动结构，气泡结构在汽液混合物含量x小时，蒸汽呈细气泡，主要在管的中心部向上运动，汽液混合物在垂直管上升运动，在液体双相数即蒸汽、液体两相间存在相对运动的气泡流中产生效果时，雾状结构在汽液率x进一步增大时， 管壁的上水膜变薄，汽水破裂水膜，水滴分布在蒸汽流中被带走，汽水和水形成雾状混合物，称为雾状或雾状结构，二相流体的流动结构、柱状结构的汽水率x进一步增大，弹性气泡与蒸汽柱合流，沿管的中心流动，水形成环状沿管壁流动， 二相流体的流动结构，称为汽液柱状或水膜环状流动结构，如果汽液混合物在水平管中流动的流速在一定程度上较小，则蒸汽、水分层流动。 在管子的上部与蒸汽接触，管子的墙壁温度上升，有可能过热而破损的汽水层的界面上，由于汽水的变动而产生疲劳破坏。 3/4，汽水混合物流速越小，汽水率越大，管的倾斜度越小，越容易产生汽水层。 在自然循环锅炉中，管的倾斜角应大于30，以防止层流的产生。 水冷壁管内的饱和沸腾分为核沸腾和沸腾传热恶化两种情况，2、水冷壁管内的传热、核沸腾气泡剧烈紊乱、传热性能良好，管内壁温度接近水的饱和温度，能够得到良好的冷却，沸腾传热恶化第一类传热恶化(膜沸腾)热负荷高，管内壁的气化芯急剧增加特性参数为临界热负荷，第二类传热劣化(蒸干)热负荷比前者低，但在蒸汽含有率高的情况下(出现液体雾状的情况下)，蒸汽流破裂水膜，或蒸发而使水膜的一部分或全部消失，管壁直接与蒸汽接触而无法得到液体的充分冷却，对流放热系数2急剧降低，金属壁温度tb急剧变化在4/4、3、二相流体速度、以质量流速单位时间流过单位流通截面的工质质量、循环流速w0上升管开始沸腾的饱和水的质量流速式中，g为工质的质量流量容积流量、1/4、 二相流体速度、换算速度以蒸汽或水容积占管的整个截面时的速度d为蒸汽质量流量、混合速度、真速度、2/4、4， 二相流体蒸汽含有率、3/4、容积蒸汽含有率蒸汽容积流量与汽水混合物容积流量的比质量含有率x汽水混合物中的蒸汽的质量流量与汽水混合物总质量流量之比、截面含有率蒸汽所占的截面与管道总截面之比上升的流动C1、4/4、5、二相流体的密度、混合物密度hu， 真密度zs，2自然循环锅炉的水循环和计算1，自然循环的基本概念2，简单回路水循环计算3，自然循环故障和安全性检查，自然循环， 简单循环回路压差平衡式(方向为正)，自然循环的工作原理降管水与上升管中的汽水混合物之间的重压子差在回路中循环流动，产生水循环，1、自然循环的基本概念，1/2，式中h、hi降管的高度(即循环回路的高度)与上升管的各区间的高度，m； 降管中工质和上升管各区间工质的平均密度，kg/m3； pxj，Pss下降管及上升管的流动阻力损失，Pa，自然循环的基本概念，运动压头Pyd下降管与上升管中的工质液柱重量差，维持回路自然循环的动力，下降管与上升管中的工质流动阻力，2/2，循环倍率k循环回路中的水流量g与回路中产生的蒸汽量d之比，即1kg的水全部变成蒸汽、上升管受热，蒸汽含有率x增加。 地块计算，结构、热量接近作为一个地块。 f表示上升管沸腾开始点，从受热前段hrq受热后段hrh上箱到滚筒水位段hd电阻损失段hc不包含蒸汽段hhd、2/10，上升管区间的区分，2，简单回路水循环计算，2，简单回路水循环计算，差压法水循环计算，循环回路的特性曲线和动作点， 1 .决定循环回路的动作点的图式决定图12-6作业点的图式时，首先假定几个循环流量(或流速)的数值，通常假定3个w、G1、G2、G3，计算各自的下降管压差和上升管压差，连接这些压差后，得到Sss和Sxj的特性曲线。 这两个差压特性曲线的交点a是简单的电路的动作点，对应的G0和S0是动作点的循环流量和差压。 复杂回路的压差特性曲线和工作点如下：用简单的回路制作压差特性曲线，通过计算制作各管组或管的一定条件下的压差特性曲线寻找所有回路的共同部分，合成各曲线，得到系统整体的总特性曲线，求出回路的总工作点通过相反的秩序或分析，从总工作点求出各管组或管压差差压特性曲线的合成基于工程物质平衡和工程作用力平衡两个基本原理。 其合成规则在稳定的情况下，串联回路时的流量相等，以相同流量重叠压差的并联回路的两端压差相等，以相同压差加上流量。(1)并联电路、图12-7并联电路及其特性曲线、(2)串联电路、图12-8串联电路及其特性曲线、(3)公共导入管不同导出管的复杂电路、图12-9公共导入管不同导出管的电路及其特性曲线、(3)、自然循环故障和安全性检查(1)自然循环特性(2) 自然循环故障和安全性检查(3)循环停滞，自由水面和逆流现象(4)降管带蒸汽和汽化(5)提高自然循环安全性的措施，(1)自然循环特性，自然循环特性热负荷和循环流速的关系锅炉热负荷q上升，d上升，x上升： q上升“下降”“h ()”g上升pyd上升w0上升ps上升w0下降，q增加，pyd上升q的增加过大，阻力的增加发挥主要作用，相反降低w 0，1/2，自补偿能力随着锅炉热负荷q (质量含有率x )的增加，循环回路水流量g (循环水流量w0)增大的能力可避免管壁过温的极限循环倍率和推荐循环倍率锅炉压力(mpa ) 3.925.8810.211.7613.7315.6916.6718.63锅炉蒸发量(t/h)35240160420400670800极限循环倍率Kjx10532.5推荐循环倍 如果循环倍率k作为测量锅炉水循环可靠性的指标之一的k过大(x过小)，运动压子过小，有可能发生循环停滞等水循环故障的k过小(x过大)，则失去自补偿能力，管壁过温，2/2，极限循环倍率Kjx为自然循环为自补偿能力(最高循环流速) 丢失时的循环倍率电路循环倍率k必须大于极限循环倍率Kjx，对应的质量含有率x为极限质量合成汽车Xlj、 (2)应小于自然循环故障和安全性检查，自然循环锅炉蒸发受热面金属安全动作的条件是，保证管内壁具有连续水膜，热量最强的上升管不沸腾的传热劣化下降管不出现蒸汽或气化，自然循环锅炉的压力为11MPa以下或传热管的局部热负荷为400 kw 自然循环大型锅炉为亚临界压力，蒸汽含有率高，(锅炉容量增大，炉膛周边相对减少，水冷壁根数减少，长度增加)，循环倍率低，有可能出现第二类传热恶化，1/3、并列的上升管组以共同的差压ps运转。 管组各管的热量不均匀时，热量弱的管蒸汽少，运动压头小，可能发生水循环故障。 循环停滞、自由水面和逆流现象、上升管导入滚筒水空间的热量弱的管水流量等于蒸发量，也就是说G=D时，发生循环停滞现象的上升管导入滚筒水空间而发生循环停滞时，管中的工质不能到达上升管的最高点，出现自由水面。 在自由水面以下的区域，产生少量蒸汽，以上的区域是缓慢流动的蒸汽，上升管被导入滚筒水空间，管组压差p小于热弱的管液柱的重量hsg时，热弱的管的水从上向下流动，称为逆流。 2/3、循环滞留气泡基本上通过静止的水面浮起，在管弯头上积蓄蒸汽，出现自由水面时，水面以上的管壁与蒸汽接触，冷却能力降低，管容易变成高温的自由水面上下波动，引起疲劳破坏，引起循环滞留、自由水面和逆流危害， 逆流是水的逆流速度和气泡的上浮速度相等，即气泡在上下波动的状态下形成蒸汽栓时，管道会过度升温。 3/3、滚筒的水进入下降管时，由于流动阻力和加速引起的电压下降，进口端自动气化，(3)下降管带的蒸汽和气化，下降管的入口截面上部成为螺旋漏斗状，蒸汽被吸入下降管，滚筒的水容积中含有的蒸汽被带入下降管，下降管受热产生蒸汽，1(4)提高自然循环安全性的措施，减小并联管的吸热不均匀而均匀地设计炉内温度场时，将整个水冷壁划分为几个独立的循环回路，在四角配置燃烧器，取消炉膛四角的12根管道， 将炉膛设计成在八边形运转中避免火焰偏向，防止水冷壁管的灰和炉渣的堆积，限制最小负荷，使一部分燃烧器停止而引起的更大的吸热不均不在高度方向采用多个小输出燃烧器，减小炉内的热偏差，使局部的热负荷不变高， 为了降低汽缸管和下降管的流动阻力，提高循环流速和循环倍率，增加管的流通截面，采用大直径管，减少管的长度和弯曲等措施，提高1/4，自然循环安全性的措施，水冷壁管采用合适的小管径管，虽然可以节约金属消耗量，但从水循环安全方面来看，是十分有效的和没有太高的蒸汽含有率x，大容量锅炉不应采用太小的管径。 在一定的负荷和工作压力下，W0X值升高，大容量锅炉炉膛周边的相对长度减少，水冷壁管的数量减少，但高度增加，即每根的蒸汽量增加，水冷壁管出口的蒸汽含有率x和循环流速w增加。 均高，2/4，提高自然循环安全性的措施，防止在带有下降管的蒸汽下降管的入口安装十字板或格栅板，防止下降管的入口成为从气化式的h-下降管的入口到正常水位的高度，wxj，I -分别降低管中的水速和进口阻力系数，在管的入口上不保证一定的水柱高度水速不能太大。 3/4、避免下降管的蒸汽或自然汽化，提高、自然循环安全对策，使流体在管内旋转流动或破坏蒸汽膜边界层，避免传热劣化，采用内螺纹管在管内壁开设单头或多头螺旋状沟道，工质在内螺纹管内流动时，会产生强烈的干扰， 使水压朝向壁面，使气泡从