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第 10 章 自然循环 第一节 自然循环工作原理和基本方程组 第二节 蒸发受热面的安全工作问题 第三节 两相流体流动阻力和两相流体质量、容积参数 第四节 两相流体重位压差和两相流体真实容积参数 第五节 自然循环特性的计算 第六节 自然循环安全性检查 第七节 提高自然循环安全性措施 第一节 自然循环工作原理和基本方程组 一、自然循环工作原理 二、自然循环基本方程组 一、自然循环工作原理 工作原理：工质依靠上升管受热所产生的密度差沿着闭合的路线运动。 二、自然循环基本方程组 1 定义物理量 （1）循环流速：上升管开始沸腾处的饱和水速 , m/s (10-1) 表征流动的快慢，是反应循环水动力特性的指标，称为循环特性参数 （2）质量含汽率：上升管中蒸汽的质量分额 X=D/G （10-2） （3）循环倍率：上升管循环水量与出口产汽量之比 K=G/Dc=G/(GXc)=1/Xc (10-3) 2 基本方程组 由 上升系统压差=下降系统压差 Yxj=Yss 忽略加速阻力后 Hρ’g-ΔPxj=Hρhg+ΔPss=P2（下联箱）-P1（汽包） 运动压头: Syd=H(ρ’-ρh)g=ΔPss+ΔPxj (10-14) 有效压头: Syx=Syd-ΔPss=ΔPxj (10-15) 当 Hρhg=P2-P1 则ΔPss=0 停滞 HρhgP2-P1 ΔPss0 倒流 第二节 蒸发受热面的安全工作问题 一、蒸发受热面安全工作与水循环关系 二、汽液两相流 三、传热恶化 四、循环故障 一、蒸发受热面安全工作与水循环关系 安全：Tb（壁温） Tr (容许壁温) 水循环故障 α2 , Tb 爆管 积灰，结渣 腐蚀 二、汽液两相流 汽泡趋中效应（运动向阻力小处） 流型：随质量含汽率X：图10-4 （a） (b) (c) (d) 泡状 弹状 柱状 液雾状 连续水膜α2 大 无水膜α2小 自然循环应避免 三、传热恶化 膜态沸腾（第一类传热恶化）：当热负荷q很高时, 汽泡生成速度汽泡脱离速度，形成壁面连续蒸汽膜,α2急剧下降，壁面温度Tb急剧上升。 特性参数：临界qlj, 含汽率Xlj ； 蒸干(第二类传热恶化)：当含汽率X很大时，连续水膜撕破，出现液雾状流， α2急剧下降，壁面温度Tb急剧上升。 特性参数 ：界限Xjx 四、循环故障 1. 停滞 当 压差Y=Hρhg时 停滞 蒸汽塞（弯头、焊缝处） 爆管 2. 倒流 当Y Hρhg Y=Hρhg+ΔPss ΔPss 0时 倒流 W=汽泡上浮w 汽塞 管壁超温破坏 上升管接汽空间：自由水面 管壁疲劳破坏 3. 下降官带汽 Syd 停滞、倒流 第三节 两相流体流动阻力和两相流体质量、容积参数 一、两相流摩阻物理模型及公式 二、两相流质量参数和容积参数 一、两相流摩阻物理模型及公式 汽水相对运动，流阻不同于单相流 蒸汽分布不同，流型不同，流阻不同 1 均相模型及公式 均相模型假定： （1）汽水均匀、只比容不同 （2）汽水无相对运动 单相摩阻 △P=λ(L/dn)(W2huρ/2), Pa (10-21) 2 以均相模型为基础的公式 △Pm=ψ△Pmo (10-23) 相对流速和流型影响系数，ψ-式（10-24)～(10-27），查图－西安交大 二、两相流质量参数和容积参数 质量参数（根据物质平衡式计算得的参数）：G（汽水）、D、X、W0 容