锅炉原理_10自然循环锅炉水动力学.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 图10-9 汽水混合物摩擦阻力公式中ψ线算图 （a）不受热管；（b）受热管 2. 分流模型及重位压降计算方法 分流模型 气液两相流的主要流型为泡状流 和环状流。假设： 水靠管内壁流动，面积为F’； 汽在管中心流动，面积为F” 水和汽之间有相对运动， 其真实速度分别为w’和w” 图10-10 汽水两相 的分流模型 2. 分流模型及重位压降计算方法 (2) 重位压差计算 汽水混合物密度 图10-10 汽水两相 的分流模型 kg/m3 （10-36） （10-37） （10-38） 以截面含气率表示的汽水混合物密度 重位压力降计算公式 3. 两相流体流动局部阻力计算 4.两相流体流动加速压降计算 5. 流动机构模型 （10-39） （10-40） 基于均相模型， ζ为局部阻力系数，通过实验测量确定 加速压降是由于受热而引起的动量变化，等于出口截面与进口截面动量之差 10.4自然循环水动力计算与安全 10.4.1 自然循环水动力的计算 1. 循环回路 简单回路与复杂回路 一个下降管系统单独与一个水冷壁管屏组成的回路，称为简单回路 多个管屏共用一个下降管系统的回路则称为复杂回路。 （1）压差法 自汽包水位至下联箱中心之间的下降管系统的总压差与上升管系统的总压差分别为： 图10-12 简单回路的分段实例 （10-41） （10-42） （10-43） 按照图10-12所示的上升管分段情况，上升管系统的重位压头和加速压降、阻力损失可分别用下式表示： （10-44） （10-45） （10-46） （2）压头法 如图10-13所示的分段情况，回路的运动压头和有效压头分别为 : （10-44） （10-45） 图10-13 压差法确定回路工作点的图解曲线 2．循环回路特性曲线与工作点 （1）简单回路自然循环特性曲线图解法 ΔPxj 图10-14压头法确定回路工作 点的图解曲线 图10-13 压差法确定回路工作点的 图解曲线 简单回路的压差特性及工作状态 （2）复杂循环回路自然循环特性曲线图解法 （2）复杂循环回路自然循环特性曲线图解法 图10-16 并联上升系统的特性 曲线及工作点 图10-15 串联上升系统的特性曲线 10.4.2自然循环的自补偿特性 当x不太大时，运动压头的增加大于流动阻力的增加，因此，随着x的增大，循环流速增大。此时，管内流量也相应增加，称为循环回路具有流量正响应特性。 当x增大到一定数值后，由于汽水混合物的容积流量过大，将出现流动阻力的增加大于运动压头增加的状况，这时随着x的增大，循环流速反而下降，称为循环回路具有流量负响应特性。 图10-17 循环流速与上升管 质量含汽率的关系 自补偿能力的进一步分析： 1. 停滞 10.4.3自然循环故障 10.4.3自然循环故障2 倒流 10.4.3自然循环故障 2. 倒流 管屏压差小于受热管子液柱重位压差时，水会因重力出现倒流。倒流速度较大时，管子倒不会烧坏。 当上升管接到锅筒蒸汽空间时，不会发生倒流，但会出现自由液面，此时，液面上部的管子由于无液膜，容易出现管子烧坏现象。 10.4.3自然循环故障 3. 下降管带汽 一方面进入下降管的实际流量减少，循环流量降低；另一方，下降管内出现汽水两相流动，工质密度减小，使下降管侧的重位压差降低，流动阻力也相应增加，Yxj值下降。 两方面因素都会导致水循环安全裕度降低，即产生停滞或者倒流的可能性增大。 10.4.4 自然循环的安全性 1.影响安全性的主要因素 （1）水冷壁受热不均或受热强度过高 受热弱的管子容易出现停滞或倒流，受热很强的管子容易出现膜态沸腾和蒸干现象，结果都是导致管子局部发生传热恶化，壁温升高。 （2）下降管带汽 导致Yxj值下降，水循环安全裕度降低。 （3）上升系统的流动阻力 图10-19 水冷壁阻力对 循环流量的影响 当上升系统流动阻力增加时，平均管的Yss与Yxj交点左移，平均管质量流量减小。由于上升系统的压差增加，受热弱的管子流量也响应增加，但是流动阻力也增加，使受热弱的管子流量有降低的趋势。因此，受热弱的管子的工作点为图中虚线与Yxj的交点。同时，受热弱的管子流动阻力增加，将使得倒流曲线下移，因此，增加上升系统流动阻力，将使受热弱的管子发生倒流的可能性减小。 （4）水冷壁结垢 水垢会引起传热阻力和流动增加，壁温升高、导致管子受热减弱，出现停滞和倒流的可能性增加。 （5）锅炉负荷 低负荷运行时，运动压差