第10章锅炉水动力特性

1、1 第十章锅炉水动力特性 2 1. 管内汽液两相的流动结构垂直管 第一节汽液两相的流动结构和传热 l单相水l泡状l弹状l柱状l雾状 液体 对流换热 过冷 饱和核态 饱和核态准单相汽 水膜环状 蒸发表面内移 含汽率较小含汽率较小 蒸汽呈细小汽泡蒸汽呈细小汽泡 含汽率增大含汽率增大 汽泡合并成弹状汽泡合并成弹状 3 1. 管内汽液两相的流动结构水平管 流速减小不对称性增加分层流动 上部与蒸汽接触过热损坏 汽水分层交界面疲劳损坏 管子倾角应大于30（防止分层） 第一节汽液两相的流动结构和传热 4 2. 影响汽液两相流动结构的因素 第二节汽液两相的流动结构 p 压力 弹状流消失 泡状柱状 P10MPa

2、 含汽率（x） 与p的影响相关X 泡状柱状 正常自然循环 X0.020.2泡状 混合物流速wm 柱状雾状 5 3. 管内汽液两相速度分布 l垂直上升管 气泡速度水速 气泡弥散 l垂直下降管 气泡速度欠焓 蒸汽流经水容积 下降管进口欠焓 第四节自然循环水动力特性 24 （4）工作点确定 第四节自然循环水动力特性 l 简单回路 方 法 选择三个不同的循环流速 计算下降管阻力和有效压头 下降管阻力特性曲线和有效压头特性曲线 两曲线交点为工作点（循环流速和有效压头） 单值函数单值函数 与其它回路没有公共管件 内外条件相同的下降管系 和上升管组 特 征 25 l复杂回路 共同的引入管不同的引出管 不同的

3、引入管共同的引出管 不同的引入管不同的引出管 第四节自然循环水动力特性 （4）工作点确定 特 征 串联系统： 流量相同，压差相加 并联系统： 流量相加，压差相同 26 l复杂回路 串联系统： 流量相同，压差相加 并联系统： 流量相加，压差相同 第四节自然循环水动力特性 （4）工作点确定 27 l循环流速反映水流速度 第四节自然循环水动力特性 （5）安全性指标 l循环倍率 进入上升管的循环水量与上升管出口蒸汽量之比 K产汽量D运动压头 直流锅炉循环倍率1 1G K Dx 1kg水全部变成蒸汽水全部变成蒸汽 在回路中需要循环的次数在回路中需要循环的次数 28 l界限循环倍率：保证自然循环安全的最小

4、循环倍率 第四节自然循环水动力特性 （5）安全性指标 l界限含汽率：最大循环流速所对应的上升管质量含汽率 wo x u自然循环的自补偿能力 热负荷上升管产汽量质量含汽率 运动压头& 上升管流动阻力 含汽率h （1）特性方程 32 ()()()pABC 2 () 4 l vvi f A dq r () 2 i l vvv r B d 2 () 4 l vv l q C fdr l Q ql 第五节强制流动水动力特性 2 3 ()2 ()0AwBwC () 0 () dp dw 2 * 3 () 3 BBAC w A （2）特性方程分析 34 流动稳定单值函数 流动不稳定 多值函数 脉动性 一个压

5、降对应多个流量 一个压降对应流量周期性 驻点 35 无驻点 lB23AC0 两个驻点 不稳定p1, 2, 3 两个极值 ab： 小，近似单相汽， p bc： 增加，v， p cd： 增加，x，近似单相水， p 流动不稳定汽水密度不同 38 第五节强制流动水动力特性 2. 垂直管的水动力特性 w pfr pgr pfr pgr lh frgr ppp l垂直向上流动 frgr ppp 重位压头起稳定流动作用 39 第五节强制流动水动力特性 2. 垂直管的水动力特性 w pfr pgr pfr pgr l垂直向下流动 frgr ppp 重位压头使不稳定加剧 40 第五节强制流动水动力特性 3. 影

6、响流动稳定性的因素 （1）压力 p (v-v) r icr 稳定性提高 稳定性条件B2- 3AC r 41 第五节强制流动水动力特性 3. 影响流动稳定性的因素 （2） 进口ii 稳定性提高 32 ()()()pABC 2 () 4 l vvi f A dq r i i 0 A 0 p二次函数 无热水段全管长均为汽水混合物流动稳定 实际i0 42 第五节强制流动水动力特性 3. 影响流动稳定性的因素 （3） 热负荷ql ql 稳定性提高 32 ()()()pABC 2 () 4 l vvi f A dq r ql ql A 二次函数突出+ i （4） 热水段的阻力phw 稳定性提高 phw p

7、 phw 二次函数 43 3. 流量脉动 第五节强制流动水动力特性 流量脉动现象 并列管、并列管组、 整个水冷壁 G1 G2 G1 G2 流量脉动的特点 （1）周期性周期smin 受热 结构 参数 （2）G-D脉动差180o相位 （3）水流量波动幅度汽量（4）p、G衡定 44 3. 流量脉动 第五节强制流动水动力特性 流量脉动的原因 热负荷的扰动（1）外因 （2）内因 qDpt D p t 工质及管子蓄热量周期性变化 4. 流动不稳定和流量脉动的危害 （1）管子过热超温 （2）管壁热疲劳（温度波动幅度150） 第五节强制流动水动力特性 5. 防止流动不稳定的措施 （1）足够的 （2）提高工作压力 特性曲线工作点位于稳定区 （3）i （4