第九章自然循环原理及计算.docx

精品名师归纳总结第九章 自然循环原理及运算第一节 自然循环的基本原理一、自然循环概述由汽包、下降管、联箱、上升管等组成的循环回路中，上升管在炉内受热，管内的水被加热到饱和温度并产生部分蒸汽而下降管在炉外不受热，管内为饱和水或未饱和水因此，上升管中汽水混合物的密度小于下降管中水的密度，在下联箱中心两侧将产生液柱的重位差，此压差推动汽水混合物沿上升管向上流淌，水沿下降管向下流淌工质在沿汽包、下降管、下联箱、上升管、上联箱、连接管道再到汽包这样的回路中的运动是由其密度差造成的，而没有任何外来推动力因此将这种工质的循环流淌称为 自然循环 二、自然循环回路的总压差画出简洁循环回路示意图下联箱中心截面 A-A 两侧将受到不同的压力截面左侧管内工质作用在截面 A-A 的静压为：可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结P1 P0xj gh Pa〔 9-1〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结截面右侧管内汽水混合物作用在截面 A-A 的静压为：可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结P2 P0ssgh Pa〔9-2〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结从式（ 9-1 ）和式（ 9-2 ）可以看出，由于xj ss，所以静压P1 P2 ，表示截可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结面 A-A 两侧所受压力是不同的，此压力差将推动联箱内工质由左向右移动。

循环回路中，工质流淌时要克服磨擦阻力和局部阻力现依据流体流淌的基本可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结原理分析，流淌状态下联箱中心处的压力： 1、下降管系统作用在联箱中心处的压力在流淌时，下降管系统有流淌阻力缺失Pxj，水向下流淌时在联箱中心处的可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结实际压力P1 要比静压小Pxj ，即可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结P1 P0xj ghPxj Pa（ 9-3 ）可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结2 、上升管系统作用在联箱中心处的压力由于上升管内工质流淌是由下向上流淌，联箱中心处的压力 P 2 应能克服上可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结升管系统的总流淌阻力Pss 和重位压差，才能使工质进入汽包，因此可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结P2 P0ss ghPss Pa（ 9-4 ）可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结3 、总压差（1） 下降管系统的总压差为：可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结P*xj P1 P0xj ghPxj Pa（ 9-5 ）可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结（2） 上升管系统的总压差为：可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结P*ss P2 P0ssghPss Pa（ 9-6 ）可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结在稳固流淌时，联箱中流体只有一个压差值（与汽包压力的差值），所以这两个压差值必需相等，即* *可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结Pxj Pss（ 9-7 ）可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结式（ 9-7 ）是用来运算锅炉水循环的主要依据，这种方法称为水循环运算中的压差法。

可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结三、运动压头自然循环回路中的循环推动力称为 运动压头，以Pyd 表示可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结Pydxj ghss gh Pa（ 9-8 ）可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结自然循环回路中的运动压头就是回路中循环的推动力，这一压头将耗用于克服下降管、上升管及汽水分别装置的流淌阻力，即可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结PydPxjPssPfl Pa（ 9-9 ）可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结运动压头扣除上升管系统的阻力、汽水分别装置的阻力之后，剩余部分就称可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结为有效压头，以Pe 表示可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结Pe Pyd〔 PssPfl 〕 Pa（ 9-10 ）可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结循环回路的有效压头是用来克服下降管阻力的。

因此，自然循环回路中，工质在稳固流淌情形下，有效压头应与下降管系统的阻力相等，即可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结Pe Pxj（ 9-11 ）可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结式（ 9-11 ）也可用来对锅炉进行水循环的运算，这种方法称为水循环运算中的压头法四、影响循环推动力的因素运动压头的大小取决于饱和水与饱和汽的密度差、上升管中的含汽率和循环回路的高度，锅炉的工作压力，炉膛热负荷，锅炉负荷等可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结其次节 两相流的流型和传热一、蒸发管中汽水两相流的流型在管内两相流中，汽和水不是匀称分布的，它们的流速也不一样由于管径、混合物中的含汽率和流速不同，两相组成的流型也不一样流型不同，两相流体的流淌阻力和传热机理是不同的流速的大小和传热的强弱又影响到两相流型用图 9-2 各区域的流型和传热特点二、蒸发管中汽水两相流的传热假如热负荷增加，就蒸干点会提前显现，环状流淌结构会缩短甚至消逝，沸腾传热恶化可能提前在汽泡状流型区域发生这时由于汽化核心密集，要管壁形成连续汽膜，将水压向管子中部，由于汽膜导热性很差，导致沸腾传热恶化。

一般称这种因管壁形成汽膜导致的沸腾传热恶化为 第一类沸腾传热恶化，或膜态沸腾 ，它是由于管外局部热负荷太高造成的因管壁水膜被蒸干导致的沸腾传热恶化称为其次类沸腾传热恶化 ，它是因汽水混合物中含汽率太高所致腾传热恶化是一种传热现象，表现为管壁对吸热工质的放热系数 2 急剧下降，管壁温度随之快速上升，且可能超过金属材料的极限答应温度，致使寿命缩短，材质恶化，甚至即刻超温烧坏第三节 两相流的特性参数及流淌阻力一、两相流的特性参数描述汽水两相流流淌特性的物理量称为汽水两相流的特性参数一）两相流的流速1、质量流速单位时间内流经单位流通截面的工质质量称为质量流速，用 表示，并用下式运算：可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结G kg A〔m2 s〕〔9-12〕可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结2 、循环流速 0循环回路中水在饱和温度下按上升管入口截面运算的水流速度称为循环流速，用 0 表示，即Gs0 m （9-13 ）A可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结式中 ──饱和水的密度，3、折算流速kg 3 m可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结汽水混合物是由汽和水两相组成的，两者的流速不同。

为运算便利常采纳所谓折算流速假定流过的汽水混合物中某相工质占有管子全部截面时运算所得的流速称为该相的折算流速明显有蒸汽折算流速 0 和水的折算流速 0 之分，它们可分别用下式运算：D V0 m/s （ 9-14 ）可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结A A0G D V A Am/s （ 9-15 ）可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结在受热蒸发管内，当工质质量流量 G 肯定时，不同截面处的蒸汽流量是变化可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结的，管段的平均蒸汽折算流速可依据管段入口和出口截面的蒸汽质量流量Dc ，用下式运算：Dr 和可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结Dr DcVr Vcm （ 9-16 ）可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结0 2 // A2 A s可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结蒸发管段中水的平均折算流速为可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结〔G Dr 〕 〔G02 ADc 〕Vr Vc 2Am s （9-17 ）可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结在循环回路中，依据循环流速的定义，循环水流量等于流过工质的总流量，而工质总流量又等于流过的水流量与蒸汽流量之和，即G 〔G D 〕 D可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结或 A 0 A 0 A 0即 0 0 0 m s（ 9-18 ）可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结水和汽的折算流速实际上是不存在的，折算流速只是反映水或汽的流量，故属于流量参数。

4、混合物流速 hu流经管子截面的汽水混合物容积等于流过的水容积 V 与蒸汽容积 V 之和混可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结合物的平均流速为V Vsm 〔9-19〕可编辑资料 -- -- -。