第一节蒸发设备.pptx

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,42-,*,第二节,自然循环的流动特性及安全性,1,一、自然循环的基本概念,循环动力：密度差,重位压差动力,主要参数：,1.质量流速kg/(m,2,s)：,2.循环流速,w,o,：,饱和温度下的水流过水冷壁流通断面时的流速称为循环流速，即,2,3.含汽率,1）质量含汽率：,在汽水混合物中，蒸汽的质量流量与汽水混合物的总质量流量之比称为质量含汽率,x,2,）,容积含汽率（不考虑汽和水之间的相对滑动）：蒸汽的容积流量与,汽水混合物的,容积流量之比称为容积含汽率,4.循环倍率,K,：循环水流量与蒸汽流量之比,3,二、管内流型及传热区域,如图6-8所示，欠热水由管子下部进入，工质沿管长经历了五种流型：,单相水的流动（A段）：水温，未至饱和温度，无蒸汽过冷气泡状流动（B段）：紧贴管子内壁面的水温至饱和并产生汽泡，管子中部水仍欠热，平均水温t,g,逐渐升高4,饱和汽泡状流动（C段）全部工质至饱和温度，汽泡不再凝结，含汽量从x=0开始逐渐增大弹状流动（D段）随着含汽量增大，汽泡聚合成弹状，温度保持饱和温度5,环状流动（E段）含汽量，汽弹连接成柱，形成环状流动。

环状流动后期，中部汽流增加，流速升高，蒸汽开始携带水滴雾状流动（F段）含汽量很大，壁面水膜蒸干，成为蒸汽带水滴雾状流动温度仍为饱和温度6,单相汽流动（G段）该段起始点水滴已全部蒸干，x=1，蒸汽进入过热状态，温 度开始上升随着压力增加，汽弹状流动逐渐消失，到10MPa以上，汽弹状流动已不复存在随着工质含汽量增加，由汽泡状流动直接转变为汽柱状流动一般，自然循环锅炉正常工作时，其质量含汽率小于2,20%，处于汽泡状流动工况7,（二）管内传热区段,管内传热取段为垂直管内汽水两相流的传热过程相对于流型划分为路六个区段,1、单相水的对流传热区段,2、沸腾传热区段,3、饱和核态沸腾传热区段,4、两相强迫对流传热区段,5、液体欠缺对流传热区段,6、,单相过热蒸汽对流区段,8,1.单相水的对流传热区段,（表面沸腾）,3.饱和核态沸腾传热区段,4.两相强迫对流传热区段,5.液体欠缺对流传热区段,6.单相过热蒸汽对流传热区段,9,10,（三）,沸腾传,热,热恶化,沸腾传,热,热恶化,分,分为第,一,一类沸,腾,腾传热,恶,恶化和,第,第二类,沸,沸腾传,热,热恶化,两,两类1.第,一,一类沸,腾,腾传热,恶,恶化（,发,发生在,x,较低处,）,）,概念：,因,因管壁,形,形成汽,膜,膜导致,的,的沸腾,传,传热恶,化称为,第,第一类,传,传热恶,化,化，或,称,称,膜态,沸腾,，它是,由,由于热,负,负荷太,高,高造成,。

此时，,管,管壁温,度,度迅速,上,上升（,图,图6-9中的DNB,）,），,多,多数情,况,况下管,壁,壁过热,而,而烧坏,开始发,生,生核态,沸,沸腾偏,离,离时的,热,热负荷,称,称临界,热,热负荷,11,影响临,界,界热负,荷,荷的因,素,素分析,：,：,（1）,质,质量流,速,速,质量流,速,速对临,界,界热负,荷,荷的影,响,响有两,重,重性质,质量含,汽,汽率不,变,变时，,质,质量流,速,速，,汽,汽量,，,，临界,热,热负荷,另,一,一方面,，,，质量,流,流速,，,，携带,蒸,蒸汽的,速,速度,，,，临界,热,热负荷,高压时,后,后者起,主,主要作,用,用12,（2）,质,质量,含,含汽率,质量含,汽,汽率较,大,大时，,质,质量含,汽,汽率,，,，临界,热,热负荷,反,之,之则下,降,降3）,管,管子,进,进口欠,热,热：,在相同,的,的质量,流,流速下，管,子,子进口,欠,欠热,，,，临,界,界热负,荷,荷4）,管,管子内,径,径：,管子内,径,径，,临,临界热,负,负荷,5）,工,工质压,力,力,压力,，,，临界,热,热负荷,13,2.第,二,二类沸,腾,腾传热,恶,恶化(,发生在x较高,处,处,),概念：,因,因管壁,水,水膜被,“,“蒸干,”,”导致,的,的沸腾,传,传热恶,化,化称为,第,第二,类,类沸腾,传,传热恶,化,化。

原因：,汽,汽水混,合,合物中,含,含汽率,太,太高所,致,致14,临界含,汽,汽率的,影,影响因,素,素：,（1）,热,热负荷,热负荷,与,与临界,含,含汽率,关,关系不,大,大,但,临,临界热,负,负荷,，,，管壁,温,温度,2）,工,工质压,力,力,工质压,力,力较小,时,时，压,力,力，,临,临界含,汽,汽率,；,；反之,则,则相反,3）,质,质量流,速,速,质量流,速,速，,临,临界含,汽,汽率,4）,管,管径,管,管径,，,，临,界,界含汽,率,率15,对于超,高,高压及,以,以下的,自,自然循,环,环锅炉,，,，在循,环,环正常,时,时，由,于,于热负,荷,荷和工,质,质含汽,率,率都较,低,低，不,会,会发生,传,传热恶,化,化16,对于,亚,亚临界,压,压力锅,炉,炉，水,冷,冷壁的,临,临界热,负,负荷仍,高,高于其,局,局部最,高,高热负,荷,荷，不,会,会发生,第,第一类,传,传热恶,化,化但临界,含,含汽率,随,随压力,的,的上升,而,而下降,，,，有可,能,能发生,第,第二类,传,传热恶,化,化例如：,国,国产DG1000/170-型,自,自然循,环,环锅炉,，,，其水,冷,冷壁的,最,最低临,界,界含汽,率,率约0.4，,而,而水冷,壁,壁的实,际,际含汽,率,率很接,近,近其临,界,界值，,故,故有可,能,能发生,第,第二类,传,传热恶,化,化。

17,沸腾,传,传热的,防,防护措,施,施：,两个途,径,径：防,止,止沸腾,传,传热恶,化,化的发,生,生；,把沸腾,传,传热恶,化,化发生,位,位置,推移到,热,热负荷,较,较低处,，,，使,其管壁,温,温度不,超,超过许,用,用值18,（1）,保,保证一,定,定的质,量,量流速,（2）,降,降低受,热,热面的,局,局部热,负,负荷,（3）,管,管内结,构,构措施,19,20,三、自,然,然循环,的,的安全,性,性,（一）,水,水冷壁,安,安全工,作,作的条,件,件,管壁温,度,度：,在沸腾,传,传热过,程,程中，,管,管子内,壁,壁温度,可,可按下,式,式计算,：,：,21,水冷壁,在,在正常,运,运行情,况,况下，,管,管内壁,处,处于核,态,态沸腾,传,传热，,放,放热系,数,数,2,很大,2,=10,4,10,5,k,W,/,（,m,2,），管,内,内壁金,属,属与工,质,质的温,差,差只有,20,30,，比,金,金属的,许,许用温,度,度低得,多,多，水,冷,冷壁的,工,工作是,足,足够安,全,全的例如亚,临,临界压,力,力自然,循,循环锅,炉,炉，水,冷,冷壁内,工,工质压,力,力约19MPa，饱,和,和温度369,，,管壁金,属,属温度,约,约390,，,水冷壁,为,为20g钢。

22,管内工,质,质保持,一,一定的,流,流速，,蒸汽干,度,度,一定，,管,管内壁,清,清洁无,垢,垢，是,保,保证核,态,态沸腾,传,传热的,必,必要条,件,件23,循环倍,率,率的选,择,择：,意义：,上,上升管,中,中每产,生,生1kg蒸汽,，,，需要,进,进入上,升,升管的,循,循环水,量,量；或1kg,水,水全部,变,变成蒸,汽,汽，在,循,循环回,路,路中需,要,要循环,的,的次数,K的倒,数,数称为,上,上升管,出,出口汽,水,水混合,物,物的干,度,度或质,量,量含汽,率,率，以,符,符号x,表示，,故,故有：,x,=1/K=D/G,24,循环倍,率,率K越,大,大，含,汽,汽率越,小,小，则,上,上升管,出,出口汽,水,水混合,物,物中水,的,的份额,较,较大，,管,管壁水,膜,膜稳定,但K,值,值过大,，,，上升,管,管中汽,水,水量太,少,少汽,水,水混合,物,物 的,平,平均密,度,度增大,，,，运动,压,压头减,小,小将,使,使循环,水,水速降,低,低，对,水,水循环,安,安全也,是,是不利,的,的循环回,路,路工作,循,循环倍,率,率应大,于,于界限,循,循环倍,率,率才能,保,保证水,冷,冷壁管,屏,屏每根,管,管子均,匀,匀吸热,条,条件下,的,的安全,工,工作。

即,即,KK,j,(6-7),界限循,环,环倍率,与,与,x,有关，,K过小,，,，可能,产,产生第,一,一类传,热,热恶化,25,自补偿,特,特性：,在,在上升,管,管含汽,率,率小于,界,界限含,汽,汽率范,围,围内，,当,当受热,面,面热负,荷,荷增加,，,，自然,循,循环回,路,路上升,管,管受热,增,增强时,，,，循环,水,水量和,循,循环水,速,速也随,着,着增大,进,进行补,偿,偿，这,种,种循环,特,特性称,为,为自补,偿,偿性或,自,自补偿,能,能力26,自然,循,循环回,路,路作工,安,安全的,条,条件：,锅,锅炉应,始,始终工,作,作在自,补,补偿范,围,围内即,即上升,管,管的含,汽,汽率必,须,须始终,小,小于界,限,限含汽,率,率，而,循,循环倍,率,率则应,始,始终大,于,于界限,循,循环倍,率,率对,于,于汽包,压,压力大,于,于17MPa的锅,炉,炉，上,升,升管出,口,口含汽,率,率还应,受,受到不,发,发生“,蒸,蒸干”,传,传热恶,化,化的限,制,制27,（二）,影,影响水,冷,冷壁安,全,全运行,的,的主,要,要因素,管内的,影,影响因,素,素有：,水质不,良,良导致,的,的水冷,壁,壁管内,结,结垢与,腐,腐蚀；,水冷壁,受,受热偏,差,差影响,导,导致的,个,个别或,部,部分管,子,子出现,循,循环流,动,动的停,滞,滞或倒,流,流；,水冷壁,热,热负荷,过,过大导,致,致的管,子,子内壁,面,面附近,出,出现膜,态,态沸腾,；,；,汽包水,位,位过低,引,引起水,冷,冷壁中,循,循环流,量,量不足,，,，甚至,发,发生更,为,为严重,的,的“干,锅,锅”。

28,管外的,影,影响因,素,素有：,燃烧产,生,生的腐,蚀,蚀性气,体,体对管,壁,壁的高,温,温腐蚀,；,；,结渣和,积,积灰导,致,致的对,管,管壁的,侵,侵蚀；,煤粉气,流,流或含,灰,灰气流,对,对管壁,的,的磨损,29,管内的,影,影响因,素,素一般,导,导致管,子,子金属,内,内壁面,上,上的连,续,续水膜,被,被破坏,，,，出现,传,传热恶,化,化，引,起,起管壁,工,工作温,度,度超过,金,金属材,料,料的允,许,许温度,超温,严,严重时,管,管子强,度,度下降,，,，承压,能,能力下,降,降这,时,时由于,管,管内的,工,工质压,力,力的作,用,用，可,导,导致管,子,子局部,“,“鼓包”、裂口，以致,发,发生爆,管,管事故,管外的,因,因素则,是,是一般,直,直接导,致,致管子,的,的管壁,减,减薄或,金,金属管,壁,壁超温,，,，同样,使,使管子,承,承压能,力,力下降,，,，引起,爆,爆管或,泄,泄漏30,（三）,蒸,蒸发管,内,内的停,滞,滞、倒,流,流,1.停,滞,滞,水冷壁,是,是将几,百,百根管,子,子并联,组,组合成,多,多个独,立,立的循,环,环回路,，,，循环,推,推动力,不,不同：,吸热强,度,度偏差,：,：由于,炉,炉膛中,温,温度场,分,分布不,均,均和不,断,断变化,引,引起。

流量分,配,配偏差,：,：导致,每,每根管,子,子和管,屏,屏间的,阻,阻力不,同,同31,在管内,工,工质不,流,流动的,情,情况下,，,，汽泡,容,容易聚,集,集在管,子,子的弯,头,头和焊,缝,缝处，,由,由于管,子,子受热,和,和汽泡,合,合并，,可,可能形,成,成大汽,泡,泡，造,成,成蒸。