第10章鍋爐水動力特性

1、1 第十章鍋爐水動力特性 2 1. 管內(nèi)汽液兩相的流動結(jié)構(gòu)垂直管 第一節(jié)汽液兩相的流動結(jié)構(gòu)和傳熱 l單相水l泡狀l彈狀l柱狀l霧狀 液體 對流換熱 過冷 飽和核態(tài) 飽和核態(tài)準(zhǔn)單相汽 水膜環(huán)狀 蒸發(fā)表面內(nèi)移 含汽率較小含汽率較小 蒸汽呈細(xì)小汽泡蒸汽呈細(xì)小汽泡 含汽率增大含汽率增大 汽泡合并成彈狀汽泡合并成彈狀 3 1. 管內(nèi)汽液兩相的流動結(jié)構(gòu)水平管 流速減小不對稱性增加分層流動 上部與蒸汽接觸過熱損壞 汽水分層交界面疲勞損壞 管子傾角應(yīng)大于30（防止分層） 第一節(jié)汽液兩相的流動結(jié)構(gòu)和傳熱 4 2. 影響汽液兩相流動結(jié)構(gòu)的因素 第二節(jié)汽液兩相的流動結(jié)構(gòu) p 壓力 彈狀流消失 泡狀柱狀 P10MPa

2、 含汽率（x） 與p的影響相關(guān)X 泡狀柱狀 正常自然循環(huán) X0.020.2泡狀 混合物流速wm 柱狀霧狀 5 3. 管內(nèi)汽液兩相速度分布 l垂直上升管 氣泡速度水速 氣泡彌散 l垂直下降管 氣泡速度欠焓 蒸汽流經(jīng)水容積 下降管進(jìn)口欠焓 第四節(jié)自然循環(huán)水動力特性 24 （4）工作點(diǎn)確定 第四節(jié)自然循環(huán)水動力特性 l 簡單回路 方 法 選擇三個不同的循環(huán)流速 計(jì)算下降管阻力和有效壓頭 下降管阻力特性曲線和有效壓頭特性曲線 兩曲線交點(diǎn)為工作點(diǎn)（循環(huán)流速和有效壓頭） 單值函數(shù)單值函數(shù) 與其它回路沒有公共管件 內(nèi)外條件相同的下降管系 和上升管組 特 征 25 l復(fù)雜回路 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 第四節(jié)自然循環(huán)水動力特性 （4）工作點(diǎn)確定 特 征 串聯(lián)系統(tǒng)： 流量相同，壓差相加 并聯(lián)系統(tǒng)： 流量相加，壓差相同 26 l復(fù)雜回路 串聯(lián)系統(tǒng)： 流量相同，壓差相加 并聯(lián)系統(tǒng)： 流量相加，壓差相同 第四節(jié)自然循環(huán)水動力特性 （4）工作點(diǎn)確定 27 l循環(huán)流速反映水流速度 第四節(jié)自然循環(huán)水動力特性 （5）安全性指標(biāo) l循環(huán)倍率 進(jìn)入上升管的循環(huán)水量與上升管出口蒸汽量之比 K產(chǎn)汽量D運(yùn)動壓頭 直流鍋爐循環(huán)倍率1 1G K Dx 1kg水全部變成蒸汽水全部變成蒸汽 在回路中需要循環(huán)的次數(shù)在回路中需要循環(huán)的次數(shù) 28 l界限循環(huán)倍率：保證自然循環(huán)安全的最小

4、循環(huán)倍率 第四節(jié)自然循環(huán)水動力特性 （5）安全性指標(biāo) l界限含汽率：最大循環(huán)流速所對應(yīng)的上升管質(zhì)量含汽率 wo x u自然循環(huán)的自補(bǔ)償能力 熱負(fù)荷上升管產(chǎn)汽量質(zhì)量含汽率 運(yùn)動壓頭& 上升管流動阻力 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 第五節(jié)強(qiáng)制流動水動力特性 2 3 ()2 ()0AwBwC () 0 () dp dw 2 * 3 () 3 BBAC w A （2）特性方程分析 34 流動穩(wěn)定單值函數(shù) 流動不穩(wěn)定 多值函數(shù) 脈動性 一個壓

5、降對應(yīng)多個流量 一個壓降對應(yīng)流量周期性 駐點(diǎn) 35 無駐點(diǎn) lB23AC0 兩個駐點(diǎn) 不穩(wěn)定p1, 2, 3 兩個極值 ab： 小，近似單相汽， p bc： 增加，v， p cd： 增加，x，近似單相水， p 流動不穩(wěn)定汽水密度不同 38 第五節(jié)強(qiáng)制流動水動力特性 2. 垂直管的水動力特性 w pfr pgr pfr pgr lh frgr ppp l垂直向上流動 frgr ppp 重位壓頭起穩(wěn)定流動作用 39 第五節(jié)強(qiáng)制流動水動力特性 2. 垂直管的水動力特性 w pfr pgr pfr pgr l垂直向下流動 frgr ppp 重位壓頭使不穩(wěn)定加劇 40 第五節(jié)強(qiáng)制流動水動力特性 3. 影

6、響流動穩(wěn)定性的因素 （1）壓力 p (v-v) r icr 穩(wěn)定性提高 穩(wěn)定性條件B2- 3AC r 41 第五節(jié)強(qiáng)制流動水動力特性 3. 影響流動穩(wěn)定性的因素 （2） 進(jìn)口ii 穩(wěn)定性提高 32 ()()()pABC 2 () 4 l vvi f A dq r i i 0 A 0 p二次函數(shù) 無熱水段全管長均為汽水混合物流動穩(wěn)定 實(shí)際i0 42 第五節(jié)強(qiáng)制流動水動力特性 3. 影響流動穩(wěn)定性的因素 （3） 熱負(fù)荷ql ql 穩(wěn)定性提高 32 ()()()pABC 2 () 4 l vvi f A dq r ql ql A 二次函數(shù)突出+ i （4） 熱水段的阻力phw 穩(wěn)定性提高 phw p

7、 phw 二次函數(shù) 43 3. 流量脈動 第五節(jié)強(qiáng)制流動水動力特性 流量脈動現(xiàn)象 并列管、并列管組、 整個水冷壁 G1 G2 G1 G2 流量脈動的特點(diǎn) （1）周期性周期smin 受熱 結(jié)構(gòu) 參數(shù) （2）G-D脈動差180o相位 （3）水流量波動幅度汽量（4）p、G衡定 44 3. 流量脈動 第五節(jié)強(qiáng)制流動水動力特性 流量脈動的原因 熱負(fù)荷的擾動（1）外因 （2）內(nèi)因 qDpt D p t 工質(zhì)及管子蓄熱量周期性變化 4. 流動不穩(wěn)定和流量脈動的危害 （1）管子過熱超溫 （2）管壁熱疲勞（溫度波動幅度150） 第五節(jié)強(qiáng)制流動水動力特性 5. 防止流動不穩(wěn)定的措施 （1）足夠的 （2）提高工作壓力 特性曲線工作點(diǎn)位于穩(wěn)定區(qū) （3）i （4