4 直流炉水动力及其计算.ppt

强迫流动锅炉水动力特性 刘银河 2008.5 直流锅炉蒸发管的水动力特性 在一定的热负荷及结构特性条件下，管内工质的流量G（或质量流速ρw）与压差Δp的关系称为水动力特性（或压差特性）。 Δp＝f（G） 单值性：Δp与G一一对应 多值性：一个Δp可能对应两个以上的G 1. 水平蒸发管 总压差 水平蒸发管水动力特性 水平蒸发管水动力特性 水平蒸发管水动力特性 水平蒸发管水动力特性 多值性的物理原因 对于强迫流动的蒸发管内同时存在加热水段和蒸发段，当q一定时，由于水和蒸汽的比容差别极大，使得工质的平均比容随流量的变化而急剧变化。而△p不仅与G有关，还与v有关，从而产生了水动力特性的多值性。 如果受热管内全部是单相热水或汽水混合物，则不会出现多值性。 水平蒸发管水动力多值性原因 O－B：G↑，Δp↑，因为G↑↑＞比容v↓。O－A段，由于管内充满蒸汽，v随G的变化很小，曲线较陡；A－B段，v减小的速度加快，曲线逐渐变缓。 B－C：G ↑，容积含汽率φ ↓↓，从而G↑＜v↓↓，则△p↓，直至C点。 C－D：由于管内几乎全部是水， G ↑对v已无多大影响，△p↑。 影响多值性的因素 （1）压力 ●低压明显存在多值性。 ●P↑，稳定性↑。 ●亚临界压力17MPa以上一般不会产生多值性，除非入口水的欠焓特别大。 （2）入口欠焓 ● Δiqh↓，稳定性↑ ● Δiqh＝0,A＝0，二次曲线。在G0的区间，Δp0，且单调增加，多值性消失。 Δiqh↑，向三次曲线转变。 （3）加热水段阻力 Δpjr↑，增加了流量对压差的影响，减弱了汽水混合物比容的影响，稳定性↑。 （4）热负荷 q↑，系数A↓，C↑。稳定性↑。相当于iqh↓。 热负荷的变化还与其他因素有关: q高，多值性范围扩大； q低时，易引起流量的不稳定性波动。 水平蒸发管水动力多值性防止措施 垂直蒸发管水动力特性 垂直蒸发管的水动力特性（单行程） 垂直蒸发管水动力特性 垂直蒸发管的水动力特性（双行程） 二、并联管组的热偏差 1. 热偏差 并联管组在理想设计工况下，可靠性可以得到保障。 实际条件差异很大，并联管组中各管焓增不均匀。 偏差管工质焓增△ip和整个管组工质平均焓增△ipj之比 称为热偏差系数ρ 热负荷不均匀系数 热偏差取决于管子的热力特性，受热面特性和工质的水力特性。 （1）热负荷不均匀系数ηr与受热面的结构尺寸 和运行状态有关。 （3）流量不均匀系数 ηl ηl主要取决于 ●结构因素：阻力特性。 ●集箱效应：连接型式。（过热器、v变化小的受热面） ●热效流动偏差：热负荷不均匀。（水冷壁、 v变化大的受热面） ●重位压差：垂直管。 2. 集箱效应 （1）集箱的静压分布 分配集箱。工质不断分流，动压→静压。 动量方程 积分 X＝1 , 分配集箱最大静压差 汇集集箱。工质不断汇流，静压→动压。 用座标X′＝ 1－X 建方程，积分后转换为X。 w＝whX′＝ wh(1－X) ； Vx ＝chw。 同理可得，X＝1，汇集集箱最大静压差 试验确定ch＝0，汇集集箱静压变化系数 （2）集箱连接方式对并联管组流量分配的影响 Z型连接系统 U型连接系统 U型连接系统流量分布比较均匀，Z型系统比U型系统具有较大的流量偏差。 多点引入和多点引出连接系统 并联各管工质的进出口压差Δp 集箱偏差管的压差Δpp与平均工况管的压差Δppj的差值δΔpjx 3. 流量偏差 流量不均匀系数 因为，p1－p2为常数 影响并联管组中流量偏差的因素 （1）结构特性 Zp↑，Zpj不变，ηl↓，流量偏差增大。 （2）集箱效应 δΔpjx0，δΔpjx↑，ηl↓,流量偏差增大。 （3）平均流动阻力 Zpj不变，G↑，Δppj,ld↑，则分子的影响减小。 G不变，Zpj↑，除有同样的效果，还能使Gp↑增加。因此， Δppj,ld↑，可削弱流量分布的不均匀性。 （4）热负荷分布 ●热效流量偏差：并联管组由于热负荷不均匀引起的流量偏差。对于水平管管组 （5）重位压差 高度系数： A不变，ηl只与v或ρ有关，为垂直并联管组的热效流量偏差。（ρw、Δipj的影响 ） 受热强管， vp↑， ηl↓，热效流量偏差增加。 向上流动，ρp↓又使ηl↑，即重位压差减小了热效流量偏差。 向下流动， ρp↓促使ηl↓，即重位压差加剧了热效流量偏差。 低负荷及启动，热负荷不均匀性较大。由于ρw较小， A值增大，向上流动可减小热效流量偏差。 假定某一根受热管中的工质已经停止流动，