第9章自然循环原理锅炉原理课件PPT格式课件下载.ppt

第9章自然循环原理锅炉原理课件PPT格式课件下载.ppt

《第9章自然循环原理锅炉原理课件PPT格式课件下载.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第9章自然循环原理锅炉原理课件PPT格式课件下载.ppt（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

回路高度越高，且工质密度差越大，形成的循环推动力越大。

工质密度差不仅与压力有关，而且与水冷壁管吸热强度有关。

在正常循环情况下，吸热越多，密度差越大，工质循环流动速度越高；

而压力越高，汽、水的密度差降低，工质循环流动速度越低。

一汽液两相流的流型第二节汽液两相流型及传热SCHOOLOFENERGYANDPOWERENGINEERING,SHANDONGUNIVERSITY泡状流泡状流：

在连续的液相中,分散散存在着小汽泡。

弹弹状状流流：

泡状流中，汽泡浓度增大时，受趋中效应的作用，小汽泡聚合成大汽泡，直径逐渐增大。

汽泡直径接近于管子内径时，形成弹状流。

环环状状流流：

由于汽弹的内压力增大，当汽弹的内压力大于汽泡的表面张力时，汽泡破裂，液相沿管壁流动，形成一层液膜；

汽相在管子中心流动，夹带着小液滴。

雾雾状状流流：

管子壁面上的水膜完全蒸干时，蒸干点的质量含汽率x=0.8，即蒸汽中仍然夹带着小液滴，形成雾状流。

自然循环锅炉的蒸发管中，因为限制x0.4，所以一般不会出现雾状流。

SCHOOLOFENERGYANDPOWERENGINEERING,SHANDONGUNIVERSITY二蒸发管内的传热1蒸发管内的流型与传热的关系单单相相液液体体流流动动阶阶段段：

在管子入口处，为过冷水对流传热，放热系数基本不变。

过过冷冷沸沸腾腾阶阶段段：

汽泡状流动的初级阶段。

壁面温度大于饱和温度，在壁面上产生小汽泡，而管子中心流体温度尚未达到饱和温度，汽泡被带到水流中很快凝结而消失，放热系数增大。

汽汽泡泡状状流流动动的的后后期期和和环环状状流流动动阶阶段段：

由于不断吸热，管内的水流达到饱和温度在壁面上产生的蒸汽不再凝结，壁面上不断产生汽泡，又不断脱离壁面，水流中分散着许多小汽泡，此时饱和核态沸腾开始，并一直持续到环状流动阶段结束。

管内放热系数变化不大，管壁温度接近流体温度。

SCHOOLOFENERGYANDPOWERENGINEERING,SHANDONGUNIVERSITY有卷吸的环状流动阶段有卷吸的环状流动阶段：

环状流的液膜变薄，管子壁面上的热量很快通过液膜传递到液膜表面，此时在管子壁面上不再产生汽泡，蒸发过程转移的液膜表面进行。

放热系数略有提高，管壁温度接近流体温度。

雾状流动阶段雾状流动阶段：

由于管子壁面的水膜被蒸干，只有管子中心的蒸汽流中夹带着小液滴，壁面由雾状蒸汽流冷却，工质对管壁的放热系数急剧减小，管壁温度发生突变性提高。

随后，由于流动速度增加和小液滴对管壁的润湿作用，使工质对管壁的放热系数又有所增大，管壁温度略有下降。

当雾状流蒸汽中水滴全部被蒸干以后当雾状流蒸汽中水滴全部被蒸干以后，形成单相的过热蒸汽流动，放热系数进一步减小，管壁温度进一步上升。

SCHOOLOFENERGYANDPOWERENGINEERING,SHANDONGUNIVERSITY核核态态沸沸腾腾：

水冷壁管受热时，在管子内壁面上开始蒸发，形成许多小汽泡。

如果此时管外的热负荷不大，小汽泡可以及时地被管子中心水流带走，并受到“趋中效应”的作用力，向管子中心转移，而管中心的水不断地向壁面补充。

膜膜态态沸沸腾腾（偏离核态沸腾DNB）：

如果管外的热负荷很高，汽泡生成的速度大于汽泡脱离壁面的速度，汽泡就会在管子内壁面上聚集起来，形成蒸汽膜，将管子中心的水与管壁隔开，使管子壁面得不到水膜的直接冷却，导致管壁超温。

也称为第一类传热恶化第一类传热恶化。

过渡沸腾过渡沸腾：

由核态沸腾向膜态沸腾开始转变的过程膜态沸腾有可能发生在环状流动阶段，当热负荷进一步提高时，也可能发生在泡状流动阶段，特别是可能发生在过冷沸腾阶段。

2蒸发管内的传热恶化SCHOOLOFENERGYANDPOWERENGINEERING,SHANDONGUNIVERSITY膜膜态态沸沸腾腾一般发生在亚临界参数锅炉水冷壁管内。

这是因为水的汽化潜热随着压力提高而大幅度减小，使得亚临界参数下在水冷壁管内壁面附近流体边界层中的水更容易汽化，即容易形成更多的汽化核心，因而产生膜态沸腾的机会相应增加。

膜膜态态沸沸腾腾的产生取决于水冷壁管外的热负荷、管内工质的质量含汽率、管内的质量流速、工质压力、管径等多种因素。

但主要取决于水冷壁的热负荷与质量含汽率。

运行和试验证明，尽管亚临界参数锅炉水冷壁管出口汽水混合物的质量含汽率一般只达到0.30.4，但发生传热恶化的可能性较大。

采用内螺纹管内螺纹管水冷壁可抑制膜态沸腾膜态沸腾SCHOOLOFENERGYANDPOWERENGINEERING,SHANDONGUNIVERSITY内螺纹管抑制传热恶化的作用鳍片光管鳍片光管：

x=0.3，壁温开始飞升x=0.6，壁温达到第一个高峰点，此后壁温略有下降，x=0.8，出现蒸干,管壁温度再次出现飞升。

内螺纹管内螺纹管：

x=0.8，壁温才开始飞升。

说明内螺纹管具有显著的抵抗膜态沸腾、推迟传热恶化的作用。

SCHOOLOFENERGYANDPOWERENGINEERING,SHANDONGUNIVERSITY内内螺螺纹纹管管抑抑制制膜膜态态沸沸腾腾、推推迟迟传传热热恶恶化化的的机机理理：

工质受到螺纹的作用产生旋转，增强了管子内壁面附近流体的扰动，使水冷壁管内壁面上产生的汽泡可以被旋转向上运动的液体及时带走，而水流受到旋转力的作用紧贴内螺纹槽壁面流动。

从而避免了汽泡在管子内壁面上的积聚所形成的“汽膜”，保证了管子内壁面上有连续的水流冷却。

亚临界参数自然循环锅炉采用内螺纹管水冷壁是具有相当大的安全裕度。

SCHOOLOFENERGYANDPOWERENGINEERING,SHANDONGUNIVERSITY第二类传热恶化：

“蒸干”管内含汽率x达到一定数值时，贴壁水膜被被中心汽流撕破或蒸干，管壁得不到水的冷却，放热系数明显下降，导致传热恶化。

在自然循环锅炉的水冷壁中，正常运行状态下不会出现“蒸干”导致的传热恶化。

在非正常运行状态下一旦出现第二类传热恶化，虽然开始时壁温并不太高，但含盐量较高的炉水水滴润湿管壁时，盐分沉积在管壁上，也会造成传热恶化。

亚临界压力的自然循环锅炉，其水冷壁内下质的实际含汽率很接近其临界含汽率，故有可能发生第二类传热恶化。

直流锅炉一定会出现第二类传热恶化。

SCHOOLOFENERGYANDPOWERENGINEERING,SHANDONGUNIVERSITY质量流速w：

单位时间内流经单位流通截面的工质质量称为质量流速第四节自然循环可靠性指标循环流速w0:

在饱和水状态下进入上升管入口的水的流速。

SCHOOLOFENERGYANDPOWERENGINEERING,SHANDONGUNIVERSITY质量含汽率x:

上升管中蒸汽所占循环流量的份额,或汽水混合物中蒸汽所占的份额。

循环倍率:

循环回路中，进入上升管的循环水量G与上升管出口蒸汽量D之比，称为循环倍率，其意义就是上升管中实际产生一公斤蒸汽需要进入多少公斤水循环倍率K越大，含汽率x愈小，则上升管出口汽水混合物中水的份额较大，管壁水膜稳定，对管壁冷却作用较好。

所以，经常用循环倍率来评定锅炉水循环是否安全。

但是K值过大，上升管产汽量太少，上升管内工质的平均密度增大，循环回路的运动压头减小，将使循环流速降低，对水循环安全也不利。

SCHOOLOFENERGYANDPOWERENGINEERING,SHANDONGUNIVERSITY在一定上升管含汽率范围内，自然循环回路中上升管受热增强时，循环水量和循环流速也随之增大（循环推动力增大），这种循环特性称自补偿能力；

但热负荷太大时，含汽率超过一定值，由于流动阻力的快速增加使循环水流速反而减小，则会失去自补偿能力。

最大循环流速对应的循环倍率称为界限循环倍率。

为了保证自然循环回路的工作安全，锅炉上升管的含汽率必须始终小于界限含汽率，而循环倍率则应始终大于界限循环倍率。

SCHOOLOFENERGYANDPOWERENGINEERING,SHANDONGUNIVERSITY界限循环倍率和循环倍率的推荐值汽包压力（MPa）2346101214161719蒸发量（t/h）2020035240160420185670800循环倍率推荐值K燃煤456515258155846燃油1220712463.55界限循环倍率Kjx10532.5SCHOOLOFENERGYANDPOWERENGINEERING,SHANDONGUNIVERSITY一水循环常见故障1.循环停滞水冷壁分成几个以至几十个独立的水循环回路。

炉膛中温度场分布不均；

上升系统的结构偏差和流量分配偏差；

虽然管屏进出口联箱的压差是相同的，但每根管子的流动速度可能不同。

受热弱的管子中，工质密度大，当这根管子的重位压头接近于管屏的压差时，管屏的压差只能托住液柱，而不能推动液柱的运动。

这时，管内就出现了流体的停滞现象。

第五节自然循环常见故障及提高安全性措施SCHOOLOFENERGYANDPOWERENGINEERING,SHANDONGUNIVERSITYSCHOOLOFENERGYANDPOWERENGINEERING,SHANDONGUNIVERSITY停停滞滞现现象象：

循环流速w00，但w00；

即循环流量G=D，但G0，停滞管的流动阻力ptz0。

后后果果：

汽泡聚集弯头和焊缝处，并可能形成大汽泡，造成蒸汽塞，管子局部就会过热超温。

当存在自由水面时，管子上半部是汽，下半部是水，管子上部就会过热超温。

自自由由水水面面：

进入上升管的循环流量微小，以至在管子微弱吸热后被蒸发成汽泡。

后果后果：

当自由水面的位置波动时，还会引起管子的疲劳应力水水循循环环停停滞滞导导致致水水冷冷壁壁管管传传热热恶恶化化，主主要要发发生生在在受受热热弱弱的的管子上。

管子上。

SCHOOLOFENERGYANDPOWERENGINEERING,SHANDONGUNIVERSITY由于受热不均，有的管中工质向上流，有的管中工质向下流。

工质向下流的管子就叫“倒流管”。

在倒流管中，水向下运动，而汽泡由于受到浮力向上运动。

当倒流速度较慢且等于汽泡向上运动的速度时，向下流的水带不走汽泡，造成汽泡不上不下的状态，引起汽塞，发生传热恶化，以至使管子出现局部过热超温。

当管内工质倒流速度很快时，管子仍能得到良