锅炉原理ppt课件

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。,1,第一节两相流动和传热一、两相流动和传热的基本概念,2,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,3,二、两相传热恶化,4,1、某一负荷下，放热系数沿流程的变化以图13-2的负荷1为例：（1）A-B段（单相过冷水，有所增加）；（2）B-C段（过冷沸腾，明显增加）；（3）C-D段（饱和核态沸腾，增加不多）；（4）D-E段（饱和核态沸腾强制水膜对流，进一步增加）；（5）E-F段（液雾流、含水不足，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，有所增加）。,5,2、负荷变化对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37）（第一类传热恶化。特征参数：临界热负荷）,6,三、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（准临界温度）（3）大比热容区,7,2、大比热容区的对流放热系数W/(m2)（式13-1）,8,四、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。,9,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。,10,（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）水的折算流速m/s（式13-7）质量流速kg/(m2s),11,4、混合物流速（式13-9）m/s5、质量含汽率（干度）（式13-12）,12,6、容积含汽率（式13-15）（V”、V：汽、水容积流量）与x之间的关系：（式13-16）7、流量密度（式13-17）,13,（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,14,2、截面含汽率（空隙率）（式13-21）与之间的关系：（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：,15,（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）,16,二、两相流动的压降（式13-25）摩擦阻力局部阻力重位压差加速压降,17,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,18,（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,19,2、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、有效压头法、压差法。,20,（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。,21,1）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）,22,二、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、高度等）（2）热负荷、压力等。（热力计算的结果）,23,（一）简单回路的水循环计算简单循环回路复杂循环回路,24,1、基本方程（1）压差法（式13-40）式中：（2）有效压头法（式13-43）,25,2、加热水段高度的计算,26,计算思路：经过多少吸热高度才能使工质欠焓i变为0。,27,（1）上升管吸热段进口的工质欠焓i（式13-44）（2）工质欠焓由进口的i减少到0，所需的吸热高度1）工质在吸热段上升单位高度（1米）时，欠焓的减少量（式13-44）（上升单位高度的流动阻力）2）根据qh和i求加热水段高度（式13-44）或,28,（3）下降管进口工质的欠焓能量平衡：得：（式13-45）,29,对iuh的说明：1、iuh太小下降管容易含汽流阻增加；2、iuh太大热水段增加运动压头减小；3、一般GxD：（中1）（1）蒸汽在汽包中被部分省煤器来的水凝结；（2）下降管带汽。,30,3、循环回路工作点的计算使水循环基本方程式成立的循环流量G的计算。（1）压差法（式13-40）（2）有效压头法（式13-43）,31,影响工作点循环流量的因素：（根据计算式13-40或13-43）（1）工作压力；（2）含汽率；（3）循环回路的高度；（4）上升管流动阻力；（5）下降管流动阻力。,32,（二）复杂回路的水循环计算,33,计算方法串联回路：流量相同，压差（有效压头）相加；并联回路：流量相加，压差（有效压头）相同。（各子回路的重位压头、阻力按各自的高度和流程计算）（1）压差法,34,（2）有效压头法,35,第四节自然循环的安全性一、水循环安全性检查检查内容：停滞、自由水面、倒流（水循环不安全）检查目的：防止有的受热面出现传热恶化（一）循环完全特性曲线1、定义：（书p.247）既包括正向流动，又包括反向流动的压差（或压头）与循环流量之间的关系曲线。2、作用：检查水循环是否会出现停滞、自由水面、倒流。,36,3、水循环完全特性曲线的建立压差法,37,4、对水循环完全特性曲线的说明1）在倒流区的上升管压差有一个最大值；2）Yfrv与倒流流量成正比的区间是不稳定区间；（图中B点所在的区间）3）-DG0：有2个实根，水动力不稳定；2）如果B2-3AC0：有2个虚根，水动力稳定；3）如果B2-3AC=0：有2个重根，水动力稳定边界点。,45,水动力稳定的条件：B2-3AC0把式13-62,63,64代入上式得：式中：v”、v是汽、水比容；（式13-57）i是进口工质的欠焓；（式13-58）r是汽化潜热。（式13-60）,46,2、影响水动力多值性的因素水动力不稳定（多值性）的根本原因：蒸汽与水的比容存在差异，蒸发段压降可能随流量增加而减小。（流程缩短、比容减小）1）工作压力压力提高，稳定性提高。2）进口工质欠焓进口欠焓i减小，稳定性提高。,47,3）热负荷热负荷增加：相当于进口欠焓i减小；4）局部阻力比容变化小的热水段中，局部阻力增加，则稳定性提高。超临界压力下：在大比热区，也会出现水动力不稳定性。（图13-22）,48,三、立置蒸发管的水动力特性与平置蒸发管的区别：增加了重位压头的影响。1、向上流动2、向下流动,49,四、蒸发管中的脉动定义：蒸发管内工质的进、出口流量呈周期性波动。对锅炉的影响：1）金属超温和疲劳损伤；2）蒸汽参数（p、t）和流量波动，调节品质差。,50,1、脉动的表现形式（1）管间脉动（2）管屏（带）间脉动（3）整体脉动对管间脉动的定性分析：（1）管间脉动的起因蒸发区热负荷、流量等的