(08热动)工业锅炉PPT.ppt

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，管壁温度越接近工质温度。 图：垂直上升蒸发管中两相流型和传热工况的关系 不同负荷时放热系数与x的关系 2. 蒸发管内的传热恶化 AB单相水对流传热；BC过冷核态沸腾；CD饱和核态沸腾；DE强制水膜对流传热段；EF传热恶化；FG含水不足段 第一类传热恶化： 因为膜态沸腾引起的传热恶化。当热负荷很高，管内壁汽化核心急剧增加，形成连续的汽膜，导致对流放热系数急剧下降，管壁得不到液体冷却而超温破坏。其直接原因是热负荷过高。把出现第一类传热恶化时的热负荷称为临界热负荷qcr。 不同负荷时放热系数与x的关系 2. 蒸发管内的传热恶化 AB单相水对流传热；BC过冷核态沸腾；CD饱和核态沸腾；DE强制水膜对流传热段；EF传热恶化；FG含水不足段 第二类传热恶化：因为蒸干引起的传热恶化。热负荷比前者低，但含汽率很高时，汽流将水膜撕破或因蒸发使水膜部分或全部消失，管壁直接与蒸汽接触而得不到液体的足够冷却。其直接原因是含汽率过高。把出现第二类传热恶化时的含汽率称为临界含汽率xcr。 　　　传热恶化时，工质与管壁间的放热系数急剧下降，导致管壁温度剧增，可能烧坏管子。同时还会导致管壁温度发生波动，造成金属疲劳损坏。 　　　第一类传热恶化，防止受热面热负荷过高，即可避免第一类传热恶化。第二类传热恶化，对自然循环锅炉，只要保证蒸发管出口含汽率不至过高，即可避免；但对直流锅炉，蒸发管内出现含水不足的状况不可避免，因此无法防止第二类传热恶化，只能设法减少传热恶化时壁温的上升幅度。 分流模型 三、两相流的流动参数 汽液两相流体流动模型 均相模型：假定在管内汽水是均匀混合的，水和汽之间无相对速度，只考虑汽水比体积的不同。是研究汽液两相流动的基础。 分流模型：假定管内汽水混合物分开流动，汽在管子中央流动，水贴近壁面流动；汽水之间有相对速度。蒸发管内的流型主要为泡状流、环状流，因此分流模型更接近蒸发管内的真实流动情况。 2. 汽液两相流的特征参数 ①流量 质量流量G (kg/s) = 进入上升管的循环流量M0 = 上升管中蒸汽流量D + 饱和水流量M 容积流量V (m3/s) = 水容积流量V’ + 蒸汽容积流量V’’ ②流速 质量流速ρw ：单位时间内流经单位流通截面的工质质量。 循环流速w0：循环回路中水在饱和温度下按上升管入口截面计算的水流速度。 　　废热锅炉，一般由省煤器、蒸发器和蒸汽过热器等几部分组成。废热锅炉一般不配置辅助燃烧设备。废热热源的温度高低差别也很大，低的可能仅200~300℃，高的可达1500℃以上，而且热源一般较为分散。 　　在运行条件上，废热锅炉也有其特殊性，如有的余热载热体与燃料燃烧生成的烟气，其成分相差无几；有的则含有腐蚀性很强的物质，对热受热面有腐蚀作用。又如，有色冶炼、玻璃、水泥等行业的高温尾气，携带有大量的半熔融状态的粉尘，通常需要配置较大空间的冷却室和完善的除尘设备，以确保废热锅炉和辅助设备安全可靠的运行。此外，有的废热锅炉内外两侧均为高温高压的流体，对其密封性和材料的耐热性能均有较高要求。若换热器较分散，还应尽可能采用自控系统。 5.3 锅炉辅助受热面 　　锅炉本体中，除了汽锅和炉子两大基本组成部分之外，还设置有辅助受热面——蒸汽过热器、省煤器和空气预热器。各辅助受热面根据具体情况，按实际需要选择增设。供热锅炉除生产工艺有要求或热电联供，一般较少设置蒸汽过热器，而省煤器作为节能装置被普遍采用。 5.3 锅炉辅助受热面 　　蒸汽过热器的作用是将上锅筒引出的饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽，同时在锅炉允许的负荷波动范围内以及工况变化时保持过热蒸汽温度正常，并处在允许的波动范围之内。工业用汽多为饱和蒸汽，故一般锅炉中多不设置蒸汽过热器。只有在生产用汽需要较高的温度，而不需要提高蒸汽压力，或为了在蒸汽输送过程中减少冷凝损失而需要过热蒸汽时，才在锅炉中装设蒸汽过热器。而且一般供热锅炉的过热蒸汽温度也较低，不超过400℃，因而所需受热面不多，也无需采用耐热钢。 5.3.1 蒸汽过热器 　　蒸汽过热器的结构如左图。它是由蛇形无缝钢管管束3和进出口及中间集箱2，4，5等组成。由汽锅1生产的饱和蒸汽引入过热器进口集箱2，然后分配经各并联蛇形管受热升温至额定值，最后汇集于出口集箱5由主蒸汽管送出。 　 　　蒸汽过热器按传热方式不同，分为辐射式、半辐射式和对流式三种类型。对流式过热器位于对流烟道，吸收对流放热；半辐射式（屏式）过热器位于炉膛出口，呈挂屏型，吸收对流放热和辐射放热；辐射式（墙式）过热器位于炉膛墙上，吸收辐射放热。供热锅炉采用的都是对流式过热器