鍋爐原理第10章強(qiáng)制流動(dòng)鍋爐及水動(dòng)力特性課件(PPT 88頁)

1、第十章強(qiáng)制流動(dòng)鍋爐及水動(dòng)力特性熱能與動(dòng)力工程第1頁，共88頁。強(qiáng)制循環(huán)鍋爐、直流鍋爐出現(xiàn)的原因1 P升高，汽水密度差下降，自然循環(huán)推動(dòng)力下降，所以需要采用強(qiáng)制流動(dòng)；2 由于壓力提高，汽包體積大，壁厚，存在厚鋼板供應(yīng)困難，和制造工藝?yán)щy。3 給水處理技術(shù)落后，鍋內(nèi)腐蝕嚴(yán)重。熱能與動(dòng)力工程第2頁，共88頁。直流鍋爐也是大容量鍋爐發(fā)展方向之一。特別是采用超臨界參數(shù)的鍋爐，直流鍋爐是唯一能采用的鍋爐型式。熱能與動(dòng)力工程第3頁，共88頁。一、直流鍋爐工作原理及過程工質(zhì)依靠給水泵的壓頭一次通過預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱各受熱面而加熱成為過熱蒸汽。 給水流量 G 蒸發(fā)量 D給水泵 省煤器 水冷壁 過熱器 第一節(jié)直流鍋

2、爐熱能與動(dòng)力工程第4頁，共88頁。熱能與動(dòng)力工程第5頁，共88頁。熱能與動(dòng)力工程第6頁，共88頁。二、直流鍋爐的特點(diǎn) 本質(zhì)特點(diǎn)無汽包工質(zhì)一次通過各受熱面，強(qiáng)迫流動(dòng)受熱面無固定界限水冷壁中工質(zhì)流動(dòng)特點(diǎn)受熱不均對(duì)流動(dòng)影響水動(dòng)力多值性有脈動(dòng)現(xiàn)象給水泵壓頭大；熱能與動(dòng)力工程第7頁，共88頁。傳熱過程特點(diǎn)在水冷壁中工質(zhì)干度 x 由0 一1，因此第二類傳熱惡化一定出現(xiàn)熱化學(xué)過程特點(diǎn)要求給水品質(zhì)高控制調(diào)節(jié)過程特點(diǎn)直流鍋爐對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)要求高，原因如下負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，直流鍋爐的蓄熱能力較低，依靠自身爐水和金屬蓄熱或放熱來減緩汽壓波動(dòng)的能力較低 直流鍋爐必須同時(shí)調(diào)節(jié)給水量和燃料量，以保證物質(zhì)平衡和能量平衡，才能穩(wěn)定

3、汽壓和汽溫。所以直流鍋爐對(duì)燃料量和給水量的自動(dòng)控制系統(tǒng)要求高。熱能與動(dòng)力工程第8頁，共88頁。啟動(dòng)過程特點(diǎn)設(shè)有啟動(dòng)旁路啟動(dòng)速度快在啟動(dòng)過程中，有工質(zhì)膨脹現(xiàn)象啟動(dòng)一開始，必須建立啟動(dòng)流量和啟動(dòng)壓力熱能與動(dòng)力工程第9頁，共88頁。設(shè)計(jì)、制造、安裝特點(diǎn)直流鍋爐適用于任何壓力蒸發(fā)受熱面可以任意布置節(jié)省金屬制造方便熱能與動(dòng)力工程第10頁，共88頁。三、蒸發(fā)受熱面主要形式（一）、早期采用的形式本生型，即多次串聯(lián)垂直上升管屏式蘇爾壽式，即多行程迂回管屏式拉姆辛型，即水平圍繞上升管圈式式 熱能與動(dòng)力工程第11頁，共88頁。垂直上升管屏式 1-垂直管屏；2-過熱器；3-外置式過渡區(qū)；4-省煤器；5-空氣預(yù)熱器；

4、 6-給水如口；7-過熱蒸汽出口；8-煙氣出口 熱能與動(dòng)力工程第12頁，共88頁?；貛Ч芷潦?1-水平回帶管屏；2-垂直回帶管屏；3-過熱蒸汽出口；4-過熱器；5-外置式過渡區(qū)；6-省煤器；7-給水入口；8-空氣預(yù)熱器；9-煙氣出口 熱能與動(dòng)力工程第13頁，共88頁。水平圍繞管圈式 1-省煤器；2-爐膛進(jìn)水管；3-水分配集箱；4-燃燒器；5-水平圍繞管圈；6-汽水混合物出口集箱；7-對(duì)流過熱器；8-壁上過熱器；9-外置式過渡區(qū)；10-空氣預(yù)熱器 熱能與動(dòng)力工程第14頁，共88頁。（二）、現(xiàn)代直流鍋爐采用的形式 由于鍋爐向大容量、高參數(shù)發(fā)展；采用了膜式水冷壁；滑參數(shù)運(yùn)行和給水處理技術(shù)發(fā)展。因此直

5、流鍋爐形式有了很大的變化。 一次垂直上升管屏式（UP型）爐膛下部多次上升、爐膛上部一次上升管屏式（FW型）螺旋圍繞上升管屏式 熱能與動(dòng)力工程第15頁，共88頁。一次垂直上升管屏式（UP型）熱能與動(dòng)力工程第16頁，共88頁。兩次垂直上升管屏式FW型熱能與動(dòng)力工程第17頁，共88頁。螺旋圍繞上升管屏式熱能與動(dòng)力工程第18頁，共88頁。（三）螺旋管圈型水冷壁使用螺旋管圈水冷壁的原因 在定的爐膛周界情況下，如采用垂直布置的水冷壁管，其管子根數(shù)基本固定，管子直徑不能過細(xì)，為了保證水冷壁管子的安全，必須保證一定的工質(zhì)流量，所以垂直管圈的質(zhì)量流速大小是受到嚴(yán)格限制的。容量較小的直流鍋爐水冷壁往往存在著單位容

6、量爐膛周界尺寸過大，水冷壁管子內(nèi)難以保證足夠的質(zhì)量流速 熱能與動(dòng)力工程第19頁，共88頁。解決爐膛周界和質(zhì)量流速之間矛盾的方法一般有下述四種：（1）采用小管徑和多次混合的水冷壁（2）水冷壁采用工質(zhì)再循環(huán)（低倍率和復(fù)合循環(huán)鍋爐）（3）采用多次上升垂直管圈型水冷壁（4）采用螺旋管圈型水冷壁。熱能與動(dòng)力工程第20頁，共88頁。螺旋管圈型水冷壁關(guān)鍵參數(shù)： 管子根數(shù)式中：N 并列管子根數(shù)；L 爐膛周界 螺旋管上升角；T 水冷壁管子節(jié)距 熱能與動(dòng)力工程第21頁，共88頁。熱能與動(dòng)力工程第22頁，共88頁。螺旋管圈型水冷壁關(guān)鍵參數(shù)： 上升角度盤旋圈數(shù)（圈數(shù)太少會(huì)部份喪失螺旋管圈在減少熱偏差方面的效益；圈數(shù)太

7、多會(huì)增加阻力而增加給水泵功耗。推薦值：1.52.5圈熱能與動(dòng)力工程第23頁，共88頁。采用螺旋管圈水冷壁的優(yōu)點(diǎn)能根據(jù)需要獲得足夠的質(zhì)量流速，保證水冷壁的安全運(yùn)行；管間吸熱偏差小；抗燃燒干擾能力強(qiáng)；可以不設(shè)水冷壁進(jìn)口的分配節(jié)流環(huán)；適應(yīng)于鍋爐變壓運(yùn)行的要求。熱能與動(dòng)力工程第24頁，共88頁。第二節(jié)控制循環(huán)鍋爐工質(zhì)在蒸發(fā)管中做多次強(qiáng)制循環(huán)流動(dòng)，仍然用于亞臨界壓力范圍內(nèi)，故又稱為多次強(qiáng)制循環(huán)鍋爐。熱能與動(dòng)力工程第25頁，共88頁。 可以采用更細(xì)的管子；蒸發(fā)受熱面的垂直布置，比較自由；鍋筒、汽水分離器尺寸小，金屬耗量少，但循環(huán)水泵的投資和運(yùn)行費(fèi)用均較大。 增加了數(shù)臺(tái)循環(huán)水泵，關(guān)鍵設(shè)備一、特點(diǎn)熱能與動(dòng)力工

8、程第26頁，共88頁。二、強(qiáng)制循環(huán)鍋爐的水動(dòng)力特點(diǎn) 由于同直流鍋爐一樣，同為強(qiáng)制流動(dòng)，因而，在蒸發(fā)受熱面的可靠性方面，與對(duì)直流鍋爐水動(dòng)力特性的分析一樣，存在著：1水動(dòng)力特性不穩(wěn)定性問題（多值性）；2流體脈動(dòng)；3熱偏差。熱能與動(dòng)力工程第27頁，共88頁。三、工作特點(diǎn)D，%G，%給水流量水冷壁管中流量（循環(huán)水泵流量）循環(huán)倍率K1，但較低（35或更?。?，因而循環(huán)水量小，循環(huán)推動(dòng)力大。由于循環(huán)水泵的特性，水冷壁中工質(zhì)的流量變化不大。 與自然循環(huán)鍋爐相比，控制循環(huán)鍋爐啟動(dòng)、停爐和變負(fù)荷速度更快。 運(yùn)行耗電量較大，費(fèi)用高（強(qiáng)制循環(huán)泵）。熱能與動(dòng)力工程第28頁，共88頁。復(fù)合循環(huán)鍋爐：低負(fù)荷時(shí)能保證必需的質(zhì)

9、量流速，高負(fù)荷時(shí)質(zhì)量流速又不過大，是適合于亞臨界和超臨界壓力的一種比較理想的鍋爐型式。第三節(jié)復(fù)合循環(huán)鍋爐熱能與動(dòng)力工程第29頁，共88頁。工作原理熱能與動(dòng)力工程第30頁，共88頁。復(fù)合循環(huán)3845611循環(huán)泵； 2鍋筒； 3省煤器； 4爐膛水冷壁 5節(jié)流閥； 6 分配集箱； 7給水泵； 8混合器熱能與動(dòng)力工程第31頁，共88頁。再循環(huán)量給水量水冷壁流量10050050100流量100%7A 全負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐負(fù)荷/ 100%123456亞臨界壓力復(fù)合循環(huán)熱能與動(dòng)力工程第32頁，共88頁。1234576再循環(huán)量給水量10050050100水冷壁流量B 部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐負(fù)荷/ %1水冷壁； 2

10、-汽水分離器； 3-省煤器；4-混合器； 5-循環(huán)泵； 6-控制閥； 7-節(jié)流閥熱能與動(dòng)力工程第33頁，共88頁。第三節(jié) 水動(dòng)力特性一、水動(dòng)力不穩(wěn)定性（多值性）水動(dòng)力特性：在一定熱負(fù)荷條件下，直流鍋爐蒸發(fā)受熱面中，工質(zhì)流量G與流動(dòng)阻力p之間的關(guān)系當(dāng)蒸發(fā)受熱面進(jìn)出聯(lián)箱兩端壓差一定的條件下，管內(nèi)可能出現(xiàn)多種不同的流量，即水動(dòng)力特性出現(xiàn)多值性，這樣的流動(dòng)特性就是不穩(wěn)定的。流量小的管子，管內(nèi)對(duì)流換熱系數(shù)小，冷卻差，管壁溫度高，有可能造成爐管失效損壞。 水平管圈特性方程 在一定的熱負(fù)荷下，管屏的壓差與質(zhì)量流量的關(guān)系式。熱能與動(dòng)力工程第34頁，共88頁。管內(nèi)工質(zhì)流動(dòng)阻力P = P lz = P rs +

11、Pzf推導(dǎo)可得熱能與動(dòng)力工程第35頁，共88頁。水動(dòng)力特性曲線132abc在此圖中，1，3 線為單值特性曲線 2 線為多值特性曲線。 但在實(shí)際中會(huì)出現(xiàn)那種圖形，取決于特性方程式中，A,B,C這三個(gè)參數(shù)的取值。 如果出現(xiàn)曲線2所示圖形，就表在一個(gè)壓差下，對(duì)應(yīng)有23個(gè)流量，即水動(dòng)力成多值性。 熱能與動(dòng)力工程第36頁，共88頁。水動(dòng)力多值性的具體表現(xiàn)是：對(duì)于一根管子，流量有時(shí)大有時(shí)??；對(duì)于并聯(lián)工作的一組管子，有的管中流量大，有的管中流量小。這些現(xiàn)象一旦出現(xiàn)，水冷壁就處在不安全的運(yùn)行狀態(tài)。熱能與動(dòng)力工程第37頁，共88頁。產(chǎn)生原因在某區(qū)段（如曲線2的cd段），隨著w 增加，Lrs增加， Lzf減小，使

12、得D減小，相應(yīng)的 x 也減??；而且x減小影響程度比w 增加影響程度大。因此，隨著w 增加， P rs 增加的值比 Pzf 減小的值少。熱能與動(dòng)力工程第38頁，共88頁。單值性條件熱能與動(dòng)力工程第39頁，共88頁。影響直流鍋爐水動(dòng)力多值性的因素 鍋爐運(yùn)行時(shí)，影響水動(dòng)力多值性的具體因素比較復(fù)雜，主要因素有 :1）工質(zhì)壓力熱能與動(dòng)力工程第40頁，共88頁。 蒸發(fā)管進(jìn)口的工質(zhì)壓力對(duì)水動(dòng)力多值性的影響起主要作用。當(dāng)壓力降低時(shí)，汽水密度差增大，水動(dòng)力趨于不穩(wěn)定。但是，壓力對(duì)水動(dòng)力多值性的影響具有多重性。即壓力降低時(shí)，汽水比容差增大，水動(dòng)力多值性加?。坏珘毫档?，工質(zhì)汽化潛熱也隨之增大，在吸熱量一定時(shí)，蒸發(fā)

13、量減少；壓力降低，還會(huì)使受熱面進(jìn)口水欠焓相應(yīng)減小，這又會(huì)減弱水動(dòng)力多值性。但是，壓力降低使汽水比容差變化得較多，因而其綜合影響是加劇了水動(dòng)力多值性。 圖13-11的試驗(yàn)曲線表明了壓力對(duì)水動(dòng)力特性的影響。熱能與動(dòng)力工程第41頁，共88頁。2）質(zhì)量流速 直流鍋爐蒸發(fā)管內(nèi)的質(zhì)量流速隨負(fù)荷而變，鍋爐負(fù)荷越低，越容易發(fā)生水動(dòng)力多值性。因?yàn)橘|(zhì)量流速越小，工質(zhì)流量分配越不均勻。從式(13-7)來看，質(zhì)量流速越小，各項(xiàng)系數(shù)的影響作用就越大，越容易發(fā)生水動(dòng)力多值性。 熱能與動(dòng)力工程第42頁，共88頁。3） 蒸發(fā)管進(jìn)口水欠焓 熱水段的存在說明蒸發(fā)管進(jìn)口工質(zhì)欠焓。在熱負(fù)荷一定的條件下，工質(zhì)欠焓越大，Lrs就越大，L

14、zf就越小，雖然熱水段阻力Prs有所增大，但由于受Lzf減小，尤其是受汽水混合物平均速度降低的影響，蒸發(fā)段阻力Pzf降低的更多，使壓降P隨流量G的增加出現(xiàn)多值性。工質(zhì)欠焓增大主要發(fā)生在高加解列的場合，如果此時(shí)質(zhì)量流速過小，則水動(dòng)力多值性就難以避免。工質(zhì)進(jìn)口水焓值對(duì)水動(dòng)力特性的影響見圖13-12。熱能與動(dòng)力工程第43頁，共88頁。熱能與動(dòng)力工程第44頁，共88頁。 4）熱負(fù)荷q圖13-13的曲線表示了熱負(fù)荷對(duì)蒸發(fā)管水動(dòng)力特性的影響。 在亞臨界壓力下，當(dāng)鍋爐負(fù)荷和給水溫度一定時(shí)，水冷壁熱負(fù)荷變化直接影響蒸發(fā)點(diǎn)的位置變化，從而影響水動(dòng)力特性。例如，當(dāng)q降低(水冷壁吸熱量Q降低)時(shí)， 增加了熱水段Lr

15、s的長度，減小了蒸發(fā)段Lzf的長度，相當(dāng)于增大了工質(zhì)欠焓，使水動(dòng)力趨于不穩(wěn)定。熱能與動(dòng)力工程第45頁，共88頁。熱能與動(dòng)力工程第46頁，共88頁。5）鍋爐負(fù)荷 圖13-14表示了負(fù)荷變化對(duì)水動(dòng)力特性的影響。 直流鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，比高負(fù)荷時(shí)的水動(dòng)力穩(wěn)定性要差得多。因?yàn)榈拓?fù)荷時(shí)，壓力低，質(zhì)量流速小，進(jìn)口工質(zhì)欠焓大，熱負(fù)荷降低，熱偏差增大?？梢姡藭r(shí)在多種不利因素的同時(shí)作用下，水動(dòng)力不穩(wěn)定性的程度必然增大。熱能與動(dòng)力工程第47頁，共88頁。熱能與動(dòng)力工程第48頁，共88頁。6）重位壓頭 影響垂直上升管屏的水動(dòng)力特性的因素更為復(fù)雜。即影響水平管水動(dòng)力特性的因素同樣影響著垂直管屏，而且受重位壓頭和熱

16、偏差的影響，垂直管屏不但可能出現(xiàn)水動(dòng)力不穩(wěn)定現(xiàn)象，還可能出現(xiàn)停滯和倒流問題。因此，垂直管屏水動(dòng)力穩(wěn)定性條件要求更高。熱能與動(dòng)力工程第49頁，共88頁。7）工質(zhì)的熱物理特性 超臨界壓力鍋爐的水冷壁管內(nèi)工質(zhì)雖然是單相流體，但由于工質(zhì)的溫度隨吸熱量增加而變化，當(dāng)工質(zhì)溫度處于大比熱區(qū)且吸熱量同時(shí)增大時(shí)，工質(zhì)溫度變化不大，但比容發(fā)生劇烈變化，引起工質(zhì)的膨脹量急劇增大，有可能產(chǎn)生水動(dòng)力不穩(wěn)定現(xiàn)象。熱能與動(dòng)力工程第50頁，共88頁。提高水動(dòng)力穩(wěn)定性的方法1）提高質(zhì)量流速w 現(xiàn)代直流鍋爐為防止水動(dòng)力不穩(wěn)定性，選用較高的質(zhì)量流速。提高質(zhì)量流速，即可避免水動(dòng)力多值性，又可防止停滯和倒流，因此提高質(zhì)量流速是提高水動(dòng)

17、力穩(wěn)定性的最有效的方法。 熱能與動(dòng)力工程第51頁，共88頁。2 ）提高啟動(dòng)壓力p 采用變壓運(yùn)行的螺旋管圈水冷壁的直流鍋爐，應(yīng)避免低負(fù)荷時(shí)的工作壓力過低。對(duì)于垂直管屏，如果不采用實(shí)現(xiàn)變壓運(yùn)行的新技術(shù)，則最好采用全壓啟動(dòng)方式。熱能與動(dòng)力工程第52頁，共88頁。3 ）采用節(jié)流圈 在水冷壁入口安裝節(jié)流圈可增大熱水段的阻力。加裝節(jié)流圈后，管子的總壓降為 P=PlzPjl ， Pa （13-16） 當(dāng)流量增大時(shí)，節(jié)流圈的阻力隨著增大，使熱水段的流動(dòng)阻力總是占優(yōu)勢(shì)。 節(jié)流圈對(duì)水動(dòng)力穩(wěn)定性的作用如圖13-15所示 熱能與動(dòng)力工程第53頁，共88頁。熱能與動(dòng)力工程第54頁，共88頁。4 ）減小進(jìn)口工質(zhì)欠焓i 對(duì)

18、于直流鍋爐，水冷壁進(jìn)口工質(zhì)欠焓是必然存在的。i=0時(shí)，因局部的汽泡不會(huì)被凝結(jié)或因工質(zhì)比容變化，水冷壁進(jìn)口聯(lián)箱中分配給每根水冷壁管的流量不均勻性就可能增大。但欠焓減小，減小了熱水段長度，增加了蒸發(fā)段長度，有利于提高水動(dòng)力的穩(wěn)定性。熱能與動(dòng)力工程第55頁，共88頁。5 ）減小受熱偏差 運(yùn)行實(shí)踐表明，水動(dòng)力不穩(wěn)定性主要是由汽水比容變化增大和熱偏差造成流量分配不均引起的。因此，減小水冷壁的受熱偏差是維持水動(dòng)力穩(wěn)定性的重要條件。鍋爐運(yùn)行中，應(yīng)及時(shí)吹灰，防止水冷壁結(jié)渣、積灰；防止火焰偏斜，保持良好的火焰充滿度；在燃燒器區(qū)域投入再循環(huán)煙氣并使燃燒器多層布置且增大噴口間距。這些措施均可以減小水冷壁管外的受熱偏

19、差。尤其要注意在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，熱偏差有增大的趨勢(shì)。熱能與動(dòng)力工程第56頁，共88頁。6 ）控制下輻射區(qū)水冷壁出口溫度 對(duì)于超臨界壓力鍋爐，下輻射區(qū)水冷壁處于熱負(fù)荷最高的區(qū)域，吸熱最強(qiáng)，為了避免工質(zhì)的比容劇烈變化，應(yīng)將工質(zhì)的大比熱區(qū)避開熱負(fù)荷較高的燃燒器區(qū)。這就要求控制下輻射區(qū)水冷壁出口工質(zhì)的溫度，使其低于擬臨界溫度。 熱能與動(dòng)力工程第57頁，共88頁。7 ）控制水冷壁熱負(fù)荷 在亞臨界壓力下，當(dāng)負(fù)荷一定時(shí)，控制水冷壁熱負(fù)荷實(shí)際上控制了蒸發(fā)點(diǎn)位置，使熱水段和蒸發(fā)段的阻力保持穩(wěn)定；在超臨界壓力下，則控制了汽水比容的劇烈變化。熱能與動(dòng)力工程第58頁，共88頁。垂直管圈垂直管屏的水動(dòng)力特性，必須考慮重位

20、壓差的影響重位壓差的影響對(duì)水動(dòng)力特性的影響有利于水動(dòng)力特性趨向穩(wěn)定 P = P lz + Pzw Pzw = Hrs rs g + Hzf zf g 當(dāng)質(zhì)量流速增加時(shí)，垂直管中重位壓差的影響減少，這時(shí)的水動(dòng)力特性趨向于水平管圈的水動(dòng)力特性 ;當(dāng)質(zhì)量流速小時(shí)，垂直管中重位壓差的影響大，這時(shí)的水動(dòng)力特性趨向于自然循環(huán)管子的水動(dòng)力特性 。熱能與動(dòng)力工程第59頁，共88頁。在超臨界壓力下在大比熱區(qū)考慮到管內(nèi)工質(zhì)沿截面的不等溫性；在大比熱區(qū)溫度的微小變化會(huì)引起動(dòng)力粘度較大的變化，從而引起摩擦阻力系數(shù)較大的變化，也有可能出現(xiàn)水動(dòng)力多值性的問題。熱能與動(dòng)力工程第60頁，共88頁。二、 蒸發(fā)受熱面中流體的脈動(dòng)

21、現(xiàn)象 在兩端管屏兩端壓差相同，當(dāng)給水量和流出量總量基本不變的情況下，管屏里管子流量隨時(shí)間作周期性波動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為管間脈動(dòng) 。動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定水動(dòng)力特性 ：脈動(dòng)（隨時(shí)間變化）靜態(tài)不穩(wěn)定水動(dòng)力特性 ：多值性（不隨時(shí)間變化）1、脈動(dòng)種類 整體脈動(dòng)屏間（屏帶或管屏）脈動(dòng) 管間脈動(dòng)熱能與動(dòng)力工程第61頁，共88頁。特點(diǎn)：管屏兩端壓差相同的情況下，管屏間管子中的有些流量在增加，另外一些管子的流量減少 同一根管子，給水量隨時(shí)間作周期性波動(dòng)，蒸發(fā)量也隨時(shí)間作周期性波動(dòng)，它們的波動(dòng)相位差為180脈動(dòng)是不衰減的 對(duì)于垂直上升管屏，也有管間脈動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生 。且對(duì)脈動(dòng)更敏感，更加嚴(yán)重 熱能與動(dòng)力工程第62頁，共88頁。熱能

22、與動(dòng)力工程第63頁，共88頁。2、管間脈動(dòng)分析 脈動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理（尚未完全弄清楚）脈動(dòng)現(xiàn)象是當(dāng)流量G大時(shí)，蒸發(fā)量D??；流量G小時(shí)，蒸發(fā)量D大 脈動(dòng)現(xiàn)象解釋在管子中間某一點(diǎn)一定存在著一個(gè)壓力峰。當(dāng)某點(diǎn)壓力P高時(shí)，進(jìn)水端壓差（P1-P）下降，流量G減少，當(dāng)P大大增加時(shí)，可能引起水倒流；出口端壓差（ P-P2 ）增加，蒸發(fā)量D增大。當(dāng)某點(diǎn)壓力下降時(shí)，進(jìn)水端壓差增加，流量G增加；出口端壓差減小，D減小。 熱能與動(dòng)力工程第64頁，共88頁。壓力峰 壓力峰形成 壓力峰下降 壓力重新形成熱能與動(dòng)力工程第65頁，共88頁。脈動(dòng)危害發(fā)生這種管間脈動(dòng)時(shí) ，熱水段、蒸發(fā)段、過熱段都在作周期性波動(dòng)，在交界處附近壁溫周期性

23、變化，最大波動(dòng)甚至達(dá)到150 ，因而使管子產(chǎn)生疲勞破壞 。并聯(lián)各管會(huì)出現(xiàn)很大的熱偏差，當(dāng)超過容許的熱偏差值時(shí)，也將使管子超溫過熱而損壞 。 熱能與動(dòng)力工程第66頁，共88頁。消除脈動(dòng)措施增大管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流量 w 增大熱水段阻力 加節(jié)流圈；采用逐步擴(kuò)大的管徑（省煤 器采用較小管徑） 減少蒸發(fā)段阻力 增加呼吸聯(lián)箱，呼吸聯(lián)箱處使壓力均衡合適的壓力和熱負(fù)荷 熱能與動(dòng)力工程第67頁，共88頁。三、 蒸發(fā)受熱面中熱偏差 1、熱偏差 定義并列管組中各管，因?yàn)楦鞴茏拥慕Y(jié)構(gòu)尺寸、內(nèi)部阻力系數(shù)和熱負(fù)荷可能各不相同，因此每根管子中蒸汽的焓增也就不同，這種現(xiàn)象叫做熱偏差。熱偏差系數(shù)熱能與動(dòng)力工程第68頁，共88頁。熱

24、能與動(dòng)力工程第69頁，共88頁。2、特點(diǎn)直流鍋爐工質(zhì)在水冷壁中全部蒸發(fā)，熱偏差會(huì)對(duì)傳熱惡化造成很大的影響，且水冷壁出口工質(zhì)溫度已過熱，所以水冷壁熱偏差對(duì)水冷壁管子安全有很大的影響，不可忽視。超臨界壓力時(shí)，工質(zhì)不存在恒定的飽和溫度，偏差管工質(zhì)溫度差別更高。熱能與動(dòng)力工程第70頁，共88頁。3、影響因素?zé)崃Σ痪鶆驘嶝?fù)荷分布不均勻。鍋爐爐膛中沿寬度方向煙氣的速度場、溫度場和熱流的分布不均勻是造成水冷壁并聯(lián)管組吸熱不均勻的主要原因 。和機(jī)組容量，爐內(nèi)燃燒、流動(dòng)工況，燃燒器布置和運(yùn)行方式，負(fù)荷變化，煤種變化等有關(guān)。熱能與動(dòng)力工程第71頁，共88頁。水力不均勻水平管圈熱負(fù)荷的影響結(jié)構(gòu)的影響工質(zhì)在受熱面進(jìn)口

25、處的焓值的影響壓力的影響熱能與動(dòng)力工程第72頁，共88頁。水力不均勻垂直管圈熱能與動(dòng)力工程第73頁，共88頁。重位壓差的影響類似于自然循環(huán)自補(bǔ)償作用的影響，使重位壓差有減輕或改善流量不均的作用；重位壓差占流動(dòng)阻力比例愈大，其影響愈大，流量不均愈小。決定重位壓差占總流動(dòng)阻力比例的因素是質(zhì)量流速，它取決于鍋爐的負(fù)荷。負(fù)荷增加，重位壓差在總阻力中所占份額減少，即鍋爐在高負(fù)荷時(shí)，重位壓差作用減小，流動(dòng)特性表現(xiàn)出強(qiáng)迫流動(dòng)特性。當(dāng)鍋爐在低負(fù)荷時(shí)，重位壓差在總阻力中所占份額增大，重位壓頭作用增大，流動(dòng)更多地表現(xiàn)出自然循環(huán)特性。在負(fù)荷較低時(shí)，有可能導(dǎo)致出現(xiàn)流動(dòng)的停滯和倒流。熱能與動(dòng)力工程第74頁，共88頁。4

26、、消除及減輕措施 減小受熱不均勻 減小結(jié)構(gòu)不均勻 減小受熱不均對(duì)熱偏差的影響 加節(jié)流圈 增大管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流量 w熱能與動(dòng)力工程第75頁，共88頁。四、 蒸發(fā)受熱面中傳熱惡化現(xiàn)象 管內(nèi)工質(zhì)沿著長度方向吸熱并且含汽率的增加，工質(zhì)的流動(dòng)結(jié)構(gòu)也相應(yīng)發(fā)生變化。由于流動(dòng)結(jié)構(gòu)不同，傳熱特性不同，以及管內(nèi)工質(zhì)溫度的變化，則管壁溫度也隨之變化 。汽化類型：蒸發(fā)與沸騰。熱能與動(dòng)力工程第76頁，共88頁。管內(nèi)工質(zhì)流動(dòng)沸騰傳熱工況 熱能與動(dòng)力工程第77頁，共88頁。局部出現(xiàn)膜態(tài)沸騰或出現(xiàn)蒸干，使得管內(nèi)換熱減弱，在蒸發(fā)受熱面管段某一處會(huì)出現(xiàn)壁溫的峰值，甚至使管子燒壞。這兩種現(xiàn)象統(tǒng)稱為傳熱惡化。 1、臨界壓力以下傳熱惡化類型第一類傳熱惡化當(dāng)熱負(fù)荷較高（大于某個(gè)值）時(shí)，可