锅炉课件PPT5

l l w0 பைடு நூலகம் pmc [1 x ( 1)] d 2 g
2
p jb jb
l w0
l [1 x( 1)] 2 g
2
简单循环回路分析
下集箱处的力平衡为：
xj gh pxj ss gh pss
定义：运动压头为：
S yt gh( xj ss )
Syx2 Syx1
Δ pxj
Syx
2
1 G1 G2 G3 G
串联回路
多组串联上升管共用一根下降管的循环系统称为并联回路，其 特点是各组上升管的循环流量相等，回路总有效压头等于各支 路有效压头之和。实际计算时可以按照三点作图法，先计算下 降管阻力和各个支路的有效压头，再按照循环流量相等、有效 压头叠加的原则计算回路的总有效压头，从而求得回路以及各 个支路的工作点。
汽水分离
蒸汽带水过多的坏处：①降低蒸汽的焓使其品质下降；②过
热器内结垢(盐)。工业锅炉一般允许w=1～3%。
蒸汽带水的影响因素
1、锅壳式锅炉： 锅筒内有烟管，大容器内的沸腾，气泡上升破 裂而飞溅使汽空间有小液滴。烟管热负荷越高，气泡越多，则携 水越多；锅筒蒸汽空间越小，则携水越多(重力分离作用减弱) 2.水管锅炉 ：汽水引入管出口处的动能引起炉水飞溅，水滴进 入汽空间后，流速降低，绝大部分返回水空间较小水滴则被带走。 在一定工作压力下，影响水管锅炉蒸气带水的因素。 ①锅炉负荷 ②蒸汽空间的高度，当高度>0.5～0.6m时，w变化很小。 ③炉水含盐量Sls增多时，w会随之升高。这是因为泡沫层增厚， 水空间气泡增多，使得水位上升，可以通过及时排污及锅内水处 理保证含盐量。
自然循环回路设计要点
低压锅炉中，汽水密度相差较大，SYX一般很大，K值较高，使w0 一般可在0.4～2m/s间，一般情况下循环是可靠的，但要注意： ①水冷壁应分成一个独立的回路，同一回路的管子应接入回一集 箱，同时，H应是足够大。若H 受限，则应加大下降管流通截面。 ②上升管：内径不能太细，减少弯头，避免水平段，上倾角度不 小于15°，一般大于30°。最好直接入引锅筒，从水面下引入更 好，从汽空间引入应不使提升高度太大，若使用蒸汽引入管庆有 足够的截面积。 ③锅炉管束：后排管束应按水空间，并尽量减少阻力。 ④防焦箱：水冷壁，下联和作防焦箱时，水冷壁应从顶部引出， 管端不应伸入箱内，下降管最好从联箱端部引入，防焦箱内不应 沸腾。 ⑤下降管：每一回路最好有独立的下降管，下降管截面积与上升 管总截面积之比不应小于0.25，下降管最好从铝筒底部引出，其 入口处距水面的高度不应小于管径的4倍，入口流速最好不大于3 米，尽量不要受热。
含汽率之间的关系
对于管内汽液两相流动，有：
1 g 1 1 s ( 1) x l 1 g 1 1 ( 1) x l
φ
x
式中s为气相与液相实际流速的比值称为滑移比： s=wg/wl 。垂直上升管中φ与x之间的关系如图所示。
混合物的密度与流速
汽液两相流动体系中，混合物的密度ρh 取决于气相与液相的密度ρg 、 ρl ，以及 截面含汽率φ：
S3 稳定 倒流 区 D C B S2
A
S1 G G=D
自然循环的可靠性
一般，对并联上升管组，受热强的管子Syx 大，流量亦大，受热弱的管子， Syx小，流量 亦小，故循环有自补偿能力。 但某些情况下，自补偿能力可能丧失。如 果上升管受热极弱（比如某根上升管热负荷 明显偏低或发生严重结渣或积灰），此时它 的Syx克服不了流动阻力，该管的循环流速w0 可能极小，接近于0，于是出现停滞。当上升 管从汽空间引入锅筒时，管内可能出现汽水 分层；当上升管从水空间引入锅筒时，管内 可能出现停滞，都可能引起管壁超温而损坏。
Syx2 Syx1 2
Δ pxj
Syx
1
G1 G2 G3 G
并联回路的全特性曲线
A点是k=1对应点，B点是循环流量为0的点，D点是稳定倒流的起始 点。当回路的总有效压头为小于A点的值时，该支路k >1,能够正常 工作;当回路的总有效压头大于A点的值时，该支路k <1，处于不稳 定的工作状态，尤其是当回路的总有效压接近于B点的值时，该支 路的循环流量接近于0，这种工况称为“停滞”；当回路的总有效压 头为小于A点的值时，该支路处于稳定倒流状态。
汽水分离的方法
1)重力分离：汽空间高度足够时， 大液滴依靠重力自然沉降。 2)惯性分离：汽流方向改变 3)离心分离：使汽流旋转 4)水膜分离：μ水>μ汽，水易粘在 壁面上。
汽水分离装置
工业锅炉的循环倍率很大，进入锅筒的 汽水混合物干度 x<5% ，汽水分离可分为 两个阶段： 粗分离——分离出大部分水，并消除动 能。常用装置如档板。 细分离——将小水滴进一步分离出来， 常用装置如集气管、旋风分离器。
Δ pxj
Syx
G G1 G2 G3
并联回路
多组上升管共用一根下降管的循环系统称为并联回路，其特点 是各组上升管的有效压头相等，回路总循环流量等于各支路循 环流量之和。实际计算时可以按照三点作图法，先计算下降管 阻力和各个支路的有效压头，再按照有效压头相等、循环流量 叠加的原则计算回路的总有效压头，从而求得回路以及各个支 路的工作点。
锅炉水循环
自然循环和强制循环
蒸发受热面的工质流动不依靠外加动 力，而是依靠工质的密度差实现自然 对流来完成，这类循环系统称为自然 循环。 如果蒸发受热面的工质流动依靠外加 动力，则称为强制循环。
一 个 自 然 循 环 回 路
简单循环回路
汽包（锅筒）、下降管、下集 箱和一组结构和受热工况都完全相同 的上升管就组成了一个简单循环回路。 下降管中是单相的液态工质在流动， 上升管由于受热，工质的状态是逐渐 变成汽水混合物。 循环倍率k：指循环回路中的工质质 量流量与上升管的蒸发量的比值。
含汽率
汽液两相流动体系中，气相的份额称为 含汽率，它有三种定义： 截面含汽率φ ：横截面上气相的截面积 与总截面积的比值。又称为空泡份额。 体积含汽率β ：上升管的某管段内，气相 的体积与总体积的比值。 质量含汽率x：某截面上，气相的质量流 量与总质量流量的比值。又称为干度。显然， 上升管出口处的干度就等于该回路循环倍率的 倒数。
有效压头为：
h
S yx gh( xj ss ) pss
则力平衡关系可以写作：
S yx pxj
简单循环回路计算
假定上升管热流密度分布均匀、蒸发量D已知， 则可以按照以下步骤计算水循环工况：
假定循环流量G 循环流速w 上升管平均干度x 计算上升管密度ρ
ss
计算循环倍率k = G/D 计算上升管出口干度x“
计算 计算
计算上升管平均截面含汽率φ 计算上升管阻力Δ pss
计算下降管阻力Δ pxj
Δ pxj与Syx并计算误差 直至误差符合要求。
计算有效压头Syx
比较
重新假定G并重复以上过程
简单循环回路的图解法
以上计算很难找到 循环工作点，实际 工程计算通常采用 图解法：先假定三 个循环流量G1、 G2、G3，分别求 出相应的Δ pxj和 Syx ，在图上画出相 应的曲线，其交点 即为循环的工作点， 这种方法称为三点 作图法。如右图。
ρh = φ ρg +(1- φ ) ρl 混合物的流速wh为： wh = w0/ [1- β (1- ρg / ρl )] 式中， w0为x=0时的流速，又称为全液相速
度或者循环流速。
汽水混合物的流动阻力
汽液两相流动体系中，汽水混合物的流 动阻力的简化计算式为：
p pmc p jb