《锅炉原理》课件-第8章锅炉水动力特性.ppt

五、 提高自然循环安全性措施： ①减小并联管子吸热不均，保持炉内温度场均匀 设计时将整面水冷壁划分为若干个独立的循环回路；采用四角布置燃烧器；将炉膛四角上 1～2根管子取消或将炉膛设计成八角形。 运行中避免火焰偏斜；防止水冷壁管积灰结渣；限制最小负荷，避免因部分燃烧器停用造成更大的吸热不均。 沿高度方向采用多个小功率燃烧器，以减小炉内热偏差，避免局部热负荷过高 ②降低汽水导管和下降管中的流动阻力 　相当于增加了工质流动的推动力，因而可提高循环流速和循环倍率。可采用增加管子的流通截面、采用大直径的管子、减少管子的长度和弯头等措施实现。 ③水冷壁管采用适当的高度、管径和流动阻力 高度：高度↑，下降管与上升管内工质柱重差↑，利于水循环；高度↑，管子出口含汽率x↑，可能导致第二类传热恶化，或循环倍率过低，循环回路失去自补偿能力。 管径：管径↓，金属耗量↓，管内工质含汽率x↑，运动压头↑，但流动阻力↑，同样可能导致传热恶化和循环倍率过低。 流动阻力：上升管内流阻↑，运动压头↓，不利水循环；但上升管内流阻过小，会导致上升管内工质流量随压差变化太敏感，不利于水循环稳定。 ④防止下降管带汽 对高压以上锅炉，在下降管入口处加装格板；采用大直径集中下降管时，应在入口处加装十字板或格板。 ⑤使流体在管内产生旋转流动或破坏汽膜边界层，避免传热恶化 采用内螺纹管：当工质在内螺纹管内流动时，发生强烈扰动，将水压向壁面并迫使汽泡脱离壁面被水带走，破坏汽膜层的形成，使管内壁温度降低。 加装扰流子：扰流子是塞在管中的螺旋状金属薄片。在推迟传热恶化和降低壁温方面，扰流子可起到与内螺纹管类似的作用，在强化传热方面不及内螺纹管。 * * 第八章 锅炉水动力特性与传热 锅炉水动力学基础 自然循环锅炉的水循环与计算 强制流动锅炉 　　　锅炉水动力学的研究任务是研究锅炉蒸发受热面的水动力特性，保证锅炉水循环的可靠性。为了使锅炉安全可靠运行，所有受热面都应受到工质足够的冷却，以保证金属壁温不超过所用钢材的允许工作温度。通过锅炉水动力研究，可以得到锅炉内部工质（水、蒸汽及汽水混合物）的水动力特性及流动阻力。 　　　在锅炉的受热面中，省煤器中流动的工质为单相流体水，过热器中工质为单相流体蒸汽，惟有蒸发受热面水冷壁上升管中流动的工质为汽水混合物。在上升管受热过程中，汽液两相比例不断变化，并且两相之间存在相对运动，使管内汽液两相流体的流动规律比单相流体流动复杂的多，且汽相与液相在传热过程中的性质也不同，因此必须首先研究汽液两相流体的流动与传热特性。 锅炉水动力学基础 一、管内汽液两相流体的流动结构 汽泡趋中效应：蒸汽密度比水小，在上升两相流中，在相同压力的作用下，汽泡的上升速度比水快，水在管中流动的速度分布是中间大，外侧小。如果汽泡在靠近管边处，汽水相对速度大，阻力大；而汽泡若在管中间则阻力小。汽泡总是往阻力小的地方运动，所以在上升管中，汽泡都向管中间运动。 思考：对于下降两相流，汽泡如何运动？ 汽水混合物在垂直管中上升运动： 　混合物含汽率变化，两相流速不同，汽泡趋中效应 　两相流流型不同　　 流动阻力和传热机理不同 　流速大小与传热强弱不同 影响流型 （a） （b） （c） （d） (a)泡状流：汽水混合物中含汽率较小时，蒸汽呈细小的汽泡，主要在管子中心部分向上运动。 (b)弹状流：含汽率增大，汽泡开始合并成弹状大汽泡，形成阻力较小的汽弹。 汽水混合物在垂直管中上升运动： 　混合物含汽率变化，两相流速不同，汽泡趋中效应 　两相流流型不同　　 流动阻力和传热机理不同 　流速大小与传热强弱不同 影响流型 （a） （b） （c） （d） (c)环状流：含汽率继续增大，弹状汽泡汇合成汽柱并沿着管子中心流动，而水则呈环状水膜沿管壁流动。 (d)雾状流：含汽率再增大，管壁上水膜变薄，汽流将水膜撕破成小水滴分布于蒸汽流中被带走，汽水形成雾状混合物。 2. 汽水混合物在水平管中的运动： 　在浮力作用下，形成管子上部蒸汽偏多的不对称流动结构。随着流速减小，流动结构的不对称性增加。当流速小到一定程度时，形成分层流动。管子上部与蒸汽接触，管壁温度升高，可能过热损坏；在汽水分层的交界面处，由于汽水波动，可能产生疲劳损坏 。 　汽水混合物流速↓，含汽率↑，管子的倾角?↓，汽水分层越易发生。对自然循环锅炉，管子倾角应大于30?，且尽量避免使用水平管，以防止发生分层流动。直流锅炉，一般采用提高流速的方法防止汽水分层。 二、蒸发管内的传热 垂直蒸发管内的流型与传热的关系 　在蒸发过程的各个阶段，蒸发管内的流型不断变化，随流型不同流体与管壁的换热方式也不同，即管内流体的放热系数不断变化。放热系数越大，管壁温