强制流动锅炉及其水动力特性
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五、三种锅炉任务压力范围及比较
1．自然循环锅炉 对于高压(9.8～12.74MPa)和超高压(13.72～15.68MPa)
水循环是可靠的，对于亚临界参数(16.66～18.62MPa)， 美、日、英和我国都已处理了亚临界自然循环锅炉的三 个问题：①水循环问题；②汽水分别问题；③汽包制造 和运输问题。汽包压力最高可到19.11MPa。
第 11 章 强迫流动锅炉及其水动力特性
第一节 强迫循环锅炉和直流锅炉任务原理及任务过程 特点
第二节 直流锅炉蒸发受热面热动力学
第一节强迫循环锅炉和直流锅炉任务原理 及任务过程特点
一、强迫循环锅炉、直流锅炉出现的缘由 二、强迫循环锅炉的任务原理和特点 三、直流锅炉的任务原理 四、直流锅炉的任务过程特点 五、三种锅炉任务压力范围及比较
①对于每根管子来说，它的流量有2-3个能够值。
②对于蒸发管屏来说，即使q一样、几何条件完全一样，管 子里的流量也是不同的，即水力不均。流量小的管子，换 热量小，冷却差，ig大，tg大，因此tb高，有能够烧坏管 子，因此应设法防止。
(2)减小相邻管壁温度差： ① 减少热力不均匀，经过组织炉内过程来实 现；
二、水动力特性不稳定性问题
(一) 程度管圈水动力特性:
水动力特性:指在一定热负荷情况下， 管屏压差与流量的关系，我们研讨的对 象为蒸发受热面管屏，热负荷均匀(平均 热负荷)，管子阻力系数一样。
出现哪种图形，取决于A、B、C数值。如出现图曲线 2 所示图形：在一个压差下，对应有2-3个流量，即水动力 特性呈多值性。
一、强迫循环锅炉、直流锅炉出现的缘由
1 P升高，汽水密度差下降，自然循环推进力下 降，所以需求采用强迫流动；
2 由于压力提高，汽包体积大，壁厚，存在厚 钢板供应困难，和制造工艺困难。
强制流动锅炉及其水动力特性
过热段温度不断上升． （４）比容不断上升．
四．直流锅炉工作过程特点
１．本质特点： （１）没有汽包．（２）工质一次通过，强迫流 动．（３） 受热面无固定界限．
２．蒸发受热面中工质流动工程特点． （１）强制流动锅炉没有自补偿能力，即受热强的 管子，流动速度小．
（２）在热负荷一定情况，蒸发受热面两端压差 p
1 由于有再循环流量，在额定负荷情况下，由给水量确定的 w 可以小于传热要求的临界质量流速，所以使给水泵压头和功 率大大减少。
2 当锅炉负荷变化时，由于再循环泵的作用，水冷壁管中质量
流速变化不大，因此 w变化小。
3 低循环倍率锅炉由于循环倍率低，循环水量少，可以用直径 较小的汽水分离器取代汽包。
4 低循环倍率锅炉由于循环倍率大于1，水冷壁平均出口干度在 左右，因此传热恶化比一次上升直流锅炉的传热恶化大为减 轻，因而一般可以不用螺纹管。
强制流动锅炉及其水动力特性
第一节 自然循环与强制流动锅炉
一 锅炉的分类
自然循环锅炉：只靠汽水密度差推动工质流动。 强制循环锅炉：利用水泵压头和汽水密度差推动工质流
动。 直流锅炉：工质不循环，一次通过各受热面的锅炉。
自然循环工作原理示意图
汽包
下降管
h
上升管
烟气
下联箱
由Y xj Yss可得： H g p xj H h g p ss 循环推动力（运动压头 ）： S yd H ( h ) g p xj p ss 有效压头： S yx p xj H ( h ) g p ss
比热达到最大值；温度不断升高，密度将逐 低循环倍率锅炉由于循环倍率低，循环水量少，可以用直径较小的汽水分离器取代汽包。
自然循环工作原理示意图
渐减小，导热系数及粘性系数先下降后略有 1 在垂直管圈中，由于重位压差
四．直流锅炉工作过程特点
１．本质特点： （１）没有汽包．（２）工质一次通过，强迫流 动．（３） 受热面无固定界限．
２．蒸发受热面中工质流动工程特点． （１）强制流动锅炉没有自补偿能力，即受热强的 管子，流动速度小．
（２）在热负荷一定情况，蒸发受热面两端压差 p
1 由于有再循环流量，在额定负荷情况下，由给水量确定的 w 可以小于传热要求的临界质量流速，所以使给水泵压头和功 率大大减少。
2 当锅炉负荷变化时，由于再循环泵的作用，水冷壁管中质量
流速变化不大，因此 w变化小。
3 低循环倍率锅炉由于循环倍率低，循环水量少，可以用直径 较小的汽水分离器取代汽包。
4 低循环倍率锅炉由于循环倍率大于1，水冷壁平均出口干度在 左右，因此传热恶化比一次上升直流锅炉的传热恶化大为减 轻，因而一般可以不用螺纹管。
强制流动锅炉及其水动力特性
第一节 自然循环与强制流动锅炉
一 锅炉的分类
自然循环锅炉：只靠汽水密度差推动工质流动。 强制循环锅炉：利用水泵压头和汽水密度差推动工质流
动。 直流锅炉：工质不循环，一次通过各受热面的锅炉。
自然循环工作原理示意图
汽包
下降管
h
上升管
烟气
下联箱
由Y xj Yss可得： H g p xj H h g p ss 循环推动力（运动压头 ）： S yd H ( h ) g p xj p ss 有效压头： S yx p xj H ( h ) g p ss
比热达到最大值；温度不断升高，密度将逐 低循环倍率锅炉由于循环倍率低，循环水量少，可以用直径较小的汽水分离器取代汽包。
自然循环工作原理示意图
渐减小，导热系数及粘性系数先下降后略有 1 在垂直管圈中，由于重位压差
强制循环锅炉水动力特性
进如一果步发展，为衰减型脉动。
图13-11 脉动中参数的变化示意图管内总流动阻力ΔPlz增加，而
如果：
dPjr dPzf dG dD
ΔP0不变，故ΔPlz>ΔP0， G进一 步减小，管内流阻变化加强了扰
动，引发持续型脉动。
• 当加热水段缩短时，两个时刻始沸点之间的管段(Ljr- L′jr )， 由于局部压力增高和工质沸腾使该段的工质温度和管壁温度 升高，而加热水段的流量(流速)降低，对流放热系数减小也 使该段的壁温升高。因此，当加热水段的压力增高，始沸点 界面提前时，由炉内传给受热面的热量，将有部分储蓄在金 属和水之中。
• 随着进水量的下降，以及由于pjb的不断升高，相应的饱和 温度也高，蒸汽产量下降，蒸发段阻力Δpzf由增加逐渐转 为减小，使得流动阻力Δplz<Δp0，则G开始增加而D减小。 此时脉动开始反向变化，始沸点界面向出口移动，Δpjr增加 而Δpzf减小。随着始沸点界面向后移动，加热水段的压力 降低，沸腾温度下降，储蓄在金属和水中的热量又重新放出， 故蒸发量又开始增加而使局部压力升高，相当于回到初始扰 动状态。可见，扰动一旦发生后，即使该扰动已经消失，储 蓄热的变化能使工质的脉动自动持续下去。储蓄热愈大，则 脉动愈剧烈 。
尤其是始沸点附近的热负荷突然增大， 使管子该处蒸汽量增多，局部压力pjb升 高，相应使加热段的压力增高, 而p1并 未改变，故该部分管的G减小δG，则其 加的热界如段面果缩移短向，进口Δp端jr减,而小其了余δ管Δp子jr，中始的沸水点
流量增加；同时蒸发段的长度增加和压 差增大，使出口蒸汽量D增加δD，则 Δpzf增加了δΔpzf，此时管子中各参数 的如图(b)所示
第13章 强迫流动锅炉水动力特性
• 可以认为直流锅炉的循环倍率为1。 • 直流锅炉水冷壁中工质一次性通过，进口是具
第十一章：强制流动锅炉及其水动力特性
G——通过管圈的工质流量，（kg/s）
——工质的平均比容，（m3/kg）
——管路结构பைடு நூலகம்定时可看作常数
从式中可以看出，ΔP与G之间的关系是三次曲线，对应于一个压差只存在一个流量，这就是直流锅炉水动力特性的单值性。这种特性只存在与管圈中是单相流体的时候。当管中存在水和蒸汽双相流体时，则水动力特性为三次曲线，对应于一个压差值就有可能有三个不同流量存在，这就是水动力特性的多值行，也就是常说的直流锅炉水动力特性的不稳定性。水动力特性的不稳定性发生在同时只有蒸发段和热水段的管屏上，水动力多值性不会发生在只有蒸发段的管屏上，影响蒸发管水动力特性的主要因素是蒸汽和水的比容不同，直流锅炉原则上可以在任何压力下工作，但压力越高，水动力特性越稳定，压力越低，水动力特性越不稳定。即使在超临界参数下的直流锅炉，在启动时，也有升压过程，由于压力由低到高，在这过程中水动力特性也是不稳定的。
◆防止脉动的措施：
1、增加管圈进口工质的质量流速ρω。
2、增大热水段阻力。
3、减少蒸发段阻力。
◆用水泵压头推动工质流动的锅炉为强制流动锅炉，利用水泵压头和汽水密度差推动工质流动，循环的有汽包锅炉为强制循环锅炉。强制流动循环的特点：1、由于增加了水泵的推动力，工质流量可以人为控制，水流量可以小一些，即循环倍率可以小一些；2、可采用小直径水冷壁；3、可采用小直径的旋风分离器，因而可以减小汽包直径。
◆强制流动锅炉的水动力不稳定性：
◆热偏差——热偏差产生的原因是工质侧的流向不均和烟气侧的热力不均
◆造成受热面热偏差的原因是吸热不均、结构不均、流量不均。受热面结构不一致，对吸热量、流量均有影响，所以，通常把产生热偏差的主要原因归结为吸热不均和流量不均两个方面
强制循环锅炉水动力特性
结论
06
总结研究成果
强制循环锅炉水动力 特性研究已经取得了 一定的成果，主要表 现在以下几个方面
建立了较为完善的理 论体系，对强制循环 锅炉水动力特性的机 理进行了深入探讨， 为实际应用提供了理 论支持。
通过实验研究，对不 同工况下的强制循环 锅炉水动力特性进行 了详细观测和分析， 揭示了其内在规律和 变化趋势。
温度对水动力特性的影响
总结词
温度对水动力特性具有复杂影响
详细描述
随着温度的升高，水动力特性增强， 流动稳定性提高。但温度过高可能导 致水蒸气化，影响流动稳定性。
受热面布置对水动力特性的影响
总结词
受热面布置对水动力特性具有显著影响
VS
详细描述
合理的受热面布置可以增强水动力特性， 提高流动稳定性。不合理的受热面布置可 能导致流动死区或流动不均匀，影响水动 力特性。
强制循环锅炉水动力特 性
汇报人：可编辑 2024-01-11
目录
• 引言 • 强制循环锅炉的工作原理 • 强制循环锅炉的水动力特性 • 强制循环锅炉水动力特性的影响因素 • 强制循环锅炉水动力特性优化措施 • 结论
引言
01
目的和背景
研究目的
探讨强制循环锅炉水动力特性的影响因素和优化方法，以提高锅炉运行效率。
强制循环锅炉水动
05
力特性优化措施
优化受热面布置
总结词
优化受热面布置是提高强制循环锅炉水动力 特性的重要措施之一。
详细描述
通过合理布置受热面，可以改善锅炉内的热 量传递和流动特性，提高换热效率和减少流 动阻力。具体措施包括优化受热面的结构形 式、增加受热面的面积、调整受热面的角度 和方向等。
控制流量和压力
直流锅炉水动力及其计算资料重点
热面） ●热效流动偏差：热负荷不均匀。（水冷壁、 v
变化大的受热面） ●重位压差：垂直管。
2. 集箱效应
（1）集箱的静压分布 分配集箱。工质不断分流，动压→静压。
动量方程
[ pdp (p2ddpn)]w2dxpmfc2w(dwwdwV)xdww 2(dwV)x2dw
假定： ①工质分流连续； ②阻力系数λ为常数； ③Vx与w线性关系，Vx＝cfw； ④略去ρ(dw)2； ⑤分流流量均匀，X＝x/L 。
忽略△pzw和△pjs p plz ZG2v
q与Z不变，△p∝G2v，G↑，v↓，则△p随G 的变化具有不确定性，主要取决于流量增加 和比容减小这两者的相对变化。
q1
G
xc
v j,ij
l jr
l zf
vc , ic
水平蒸发管水动力特性
假设：①受热均匀ql不变；②采用均相流模型，两相流体摩擦
阻力修正系数Ψ=1；③加热段的平均比容取饱和水比容v′；④
根据热量平衡得右二式 ，带入前式计算压差
p
l jr dn
G2 2f 2
l
v
l jr dn
G2 2f 2
v[1
xc 2
(v 1)] v
p AG3 BG 2 CG
A (v v)iq2h
4 f 2dn q1r
B l [ iqh (v v) v]
2 f 2dn r
C
(v v)l 2q1
G p / G pj
l
热负荷不均匀系数
r q p / q pj 烟气侧
受热面积不均匀系数 流量不均匀系数
m H p / H pj
l G p / G pj 工质侧
允许热偏差
yx
变化大的受热面） ●重位压差：垂直管。
2. 集箱效应
（1）集箱的静压分布 分配集箱。工质不断分流，动压→静压。
动量方程
[ pdp (p2ddpn)]w2dxpmfc2w(dwwdwV)xdww 2(dwV)x2dw
假定： ①工质分流连续； ②阻力系数λ为常数； ③Vx与w线性关系，Vx＝cfw； ④略去ρ(dw)2； ⑤分流流量均匀，X＝x/L 。
忽略△pzw和△pjs p plz ZG2v
q与Z不变，△p∝G2v，G↑，v↓，则△p随G 的变化具有不确定性，主要取决于流量增加 和比容减小这两者的相对变化。
q1
G
xc
v j,ij
l jr
l zf
vc , ic
水平蒸发管水动力特性
假设：①受热均匀ql不变；②采用均相流模型，两相流体摩擦
阻力修正系数Ψ=1；③加热段的平均比容取饱和水比容v′；④
根据热量平衡得右二式 ，带入前式计算压差
p
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G2 2f 2
l
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G2 2f 2
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(v 1)] v
p AG3 BG 2 CG
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B l [ iqh (v v) v]
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C
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G p / G pj
l
热负荷不均匀系数
r q p / q pj 烟气侧
受热面积不均匀系数 流量不均匀系数
m H p / H pj
l G p / G pj 工质侧
允许热偏差
yx
新13 强制流动锅炉及其水动力特性- 蓝白
6，启动过程特点
有启动旁路系统 建立启动流量和启动压力 启动速度快。汽包炉为了避免汽包较大的热应力，启动 速度慢。
7，设计、制造安装特点
适用于任何压力 蒸发受热面可以任意布置；
节省金属
制造方便；
1，主要体现在蒸发受热面上； 2，蒸发受热面工质流动方向布置比较自由； 水平布置、垂直布置、迂回布置 3，没有汽包，不能排污； 4，为了解决启动问题，设置了旁路系统回收 工质和热量；
第十三章
第一节
强制流动锅炉
直流锅炉的主要特点和水冷壁形式
一、工作原理： 在给水泵压头作用 下，给水依次经过预 热、蒸发、过热达到 被预热、蒸发、过热 所需要的温度。
工作过程中的参数变化
焓值 沿着受热面长度不断增加； 压力 由于克服流动阻力不断下降； 温度 预热段温度不断上升，蒸发段由于压力不断下 降，温度不断降低，过热段温度不断上升。 比容 不断上升
螺旋管圈水冷壁的优势 从理论上分析，螺旋管圈水冷壁具有下述优势：
(1)工作在下辐射区的水冷壁同步经过受热最强的区域 和受热最弱的区域。 (2)工质在下辐射区一次性沿着螺旋管圈上升，没有中 间联箱，在工质比容变化最大的阶段避免了再分配。
(3)不受炉膛周界的限制，可灵活选择并列工作的水冷 壁管子根数和管径，保证较大的质量流速。
二、直流锅炉工作过程特点
1，本质特点
没有汽包 ； 工质一次通过，工质受迫流动 受热面无固定界限
2，蒸发受热面中的工质流动过程特点
水动力多值性
水动力脉动性 直流锅炉消耗水泵压头大，水冷壁的流动阻力全部要靠给水泵 来克服，这部分阻力约占全部阻力的25％～30％。所需的给水 泵压头高，既提高了制造成本，又增加了运行耗电量。
13 强制流动锅炉PPT课件
9-烟气出口
14
水平围绕管圈式
1-省煤器；2-炉膛进水管；3-水分配集箱；4-燃烧器；5-水平围绕管圈；
6-汽水混合物出口集箱；7-对流过热器；8-壁上过热器；9-外置式过渡区(低温过热
器) ；10-空气预热器
15
二、现代直流锅炉采用的形式 由于锅炉向大容量、高参数发展；采用了膜式水冷 壁；滑参数运行和给水处理技术发展。因此直流锅 炉形式有了很大的变化。
图1-12~图1-17
43
图1-12 某电厂600WM 超临界压力锅炉 图1-13 传力板、支撑 板和绑带结构
44
图1-14 包墙管 和水冷壁流程
45
图1-16 HBC-1000MW 锅炉水冷壁分配器
图1-15 HBC-1000MW超超临界压力锅炉
46
图1-15 800MW超临 界锅炉整体布置 （中国：辽宁：绥 中电厂）
47
第三节 直流炉水动力特性
§1 受热面壁温及安全性
tb
tgz
q( 1
2
)
tgz
f(ig)f
ij
qH G103
48
二、超临界压力下管壁温度安全条件
➢管壁温度小于材料允许温度 ➢相邻管壁温度差小于50℃
三、安全原则
➢减小管壁温度 ：热流密度 质量流量 减轻和推迟
传热恶化等
➢减小相邻管壁温度差：减小吸热不均和流量不
6. 启动过程特点
① 设有启动旁路 ② 启动速度快 ③ 在启动过程中，有工质膨胀现象 ④ 启动一开始，必须建立启动流量和启动压力
10
7. 设计、制造、安装特点
① 直流锅炉适用于任何压力 ② 蒸发受热面可以任意布置 ③ 节省金属 ④ 制造方便
《锅炉原理》4
锅炉原理第十三章强制流动锅炉及其水动力特性§13-1直流锅炉一．直流锅炉的工作原理和特点1．直流锅炉的工作原理：在给水泵的压头作用下，工质顺序一次通过加热、蒸发、过热受热面。
进口工质为水，出口工质为过热蒸汽。
在蒸发、过热受热面之间没有固定的分界线。
2．强制流动锅炉和自然循环锅炉结构上的不同主要是水冷壁的形式不同。
3．直流锅炉的优点：（1） 不用汽包，制造方便，降低制造成本，减少钢材消耗量。
（2） 没有汽包等厚壁元件，热应力小，惯性小，负荷变化速度快。
（3） 强制流动，安全有保障，受热面布置自由。
（4） 适合亚临界参数，也适合超临界参数。
4．需要解决的问题：（1） 对锅炉给水品质要求高。
因为不能排污，给水的全部盐分都进入蒸汽，70年代以后化学工业发展，化学处理水的树脂成本降低。
（2） 对自动控制系统要求高（工况参数变化太快，不好控制）。
（3） 要求有启动旁路系统。
启动的时候总要求有流动的水冷却水冷壁，否则水冷壁不安全。
在水冷壁的出口还是汽水混合物的时候，必须在启动旁路内进行汽水分离，把蒸汽送往过热器，水回到除氧器。
5．强制流动锅炉的分类强制流动锅炉⎪⎩⎪⎨⎧锅炉锅炉、部分负荷再循环强制流动锅炉：低倍率环锅炉强制循环锅炉：控制循直流锅炉 6．强制流动锅炉水冷壁的型式：水平围绕管圈式（拉母津式）、垂直管屏式（本生式）和回带式三种，见图13-2。
§13-4强制流动锅炉蒸发受热面的水动力特性一．系统的流动阻力1． 在强制流动的受热面中有：流动阻力、重位压头损失、加速压力损失。
2． 在水平围绕管圈中流动阻力大，重位压头损失小；在垂直管屏中，流动阻力和重位压头损失不相上下。
3． 用总压力损失与质量流量的函数表示强制流动锅炉受热面的水动力特性。
二．平置蒸发管中流动的不稳定性1．水平围绕管圈是平置蒸发管。
在强制流动锅炉运行的时候，平置蒸发管的入口水总是有欠焓的。
因而平置蒸发管中有热水段和蒸发段。
锅炉13强制流动锅炉及其水动力特性
Δp随G的变化规律，要具体看G与二者何者为大，Δp
可能随流量而增大，也可能在一定范围内下降。
由G与的不同组合可以得出相同的Δp，存在多值性是
必然的。
第四节 强制流动锅炉蒸发受热面的水动力特性
(2) 理论推导（定性分析）
p f (G)
3 2 p A(w ) B(w ) C ( w )
重位压头可增大流量偏差
第四节 强制流动锅炉蒸发受热面的水动力特性
加装节流圈对流量偏差的影响
G
Gp Go
Ro o Ro. jl o. jl R p p R p. jl p. jl
即选择好各管中节流圈，可使流量偏差系数接近于1。
第四节 强制流动锅炉蒸发受热面的水动力特性
减轻热偏差的措施
大时,就可得到单调升曲线。
减小进口工质欠焓—— 减小了热水段长度。 减小受热偏差 控制下辐射区水冷壁出口温度。 控制水冷壁热负荷。
第四节 强制流动锅炉蒸发受热面的水动力特性
蒸发管中的脉动
脉动—管中的工质流量呈周 期性变化，危害十分严重。但是， 脉动的机理还不十分清楚。
管间脉动 管屏间脉动 全炉脉动
避免局部压力的大幅度变化；热偏差的减小，可减小流量偏差；
(5) 防止脉动性燃烧：燃烧放热呈脉动时，热水段和蒸发段 也会呈现脉动性。 (6) 选用较陡水泵特性的给水泵，压力有所变化时，流量变 化不大。
第四节 强制流动锅炉蒸发受热面的水动力特性 直流锅炉的热偏差
热偏差定义
i p i0 q pH p Gp q0 H 0 q p H p 1 q H G0 q0 H 0 G p G G0
图3 13-4 进口水的欠焓对 阻力特性的影响（压力不变）
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减小受热偏差——热偏差造成流量分配不均 6) 从而引起水动力不稳定。 6) 控制下辐射区水冷壁出口温度。 7) 控制水冷壁热负荷。
第二节直流锅炉的水动力特性
二、蒸发管中的脉动
脉动 — 管中的工质流量呈
周期性变化，危害十分严重。 但是，脉动的机理还不十分 清楚。 管间脉动 脉动的类型 管屏间脉动 全炉脉动
第一节 直流锅炉概述
1. 螺旋式水冷壁
第一节 直流锅炉概述
2. UP型水冷壁
第一节 直流锅炉概述
3. 多次上升式
第十三章强制流动锅炉
第一节 直流锅炉概述 第二节 直流锅炉的水动力特性 第三节超临界压力下水冷壁管内传热 第四节低倍率和复合循环锅炉 第五节强制循环锅炉 第六节直流锅炉的启动系统
第二节直流锅炉的水动力特性
第二节直流锅炉的水动力特性
（3.
影响锅炉水动力多值性因素分析
（
1) 欠焓的影响 进口欠焓越小，水动力越稳定；
第二节直流锅炉的水动力特性
2) 压力的影响 多值性出现的主要原因是由于汽和水的比容 不同，随压力的升高，比容的差值 减小（ v ' v '），流动趋于稳定。 '
第二节直流锅炉的水动力特性
第十三章强制流动锅炉
第一节 直流锅炉概述 第二节 直流锅炉的水动力特性 第三节超临界压力下水冷壁管内传热 第四节低倍率和复合循环锅炉 第五节强制循环锅炉 第六节直流锅炉的启动系统
自然循环锅炉，最高达18.5MPa，有锅筒 锅炉按工质在 蒸发部分的流 动方式分为 直流锅炉 强制流动锅炉 复合循环锅炉 多次强制循环锅炉
第一节 直流锅炉概述
2．缺点
（ 1）给水泵的耗电大； （ 2）给水品质要求高； （ 3）自动调节性能要求高； （ 4）要用启动旁路系统（在锅炉点火启动的初期，
蒸汽不合格，需要旁路掉）。
第一节 直流锅炉概述
三、直流锅炉水冷壁的结构形式（图示）
螺旋式 现代直流锅炉的管圈形式 一次上升式（UP型） 多次上升式
第一节 直流锅炉概述
一、直流锅炉的工作原理
省煤器 过热器
给水泵
水冷壁
（1）强制流动
（2）一次通过，K=1，G=D
第一节 直流锅炉概述
二、直流锅炉的优点和缺点
1．优点
1）适合于任何压力，压力越高，稳定性越好； 2 ）无锅筒，重量轻，管径小，支撑简单，钢材 耗量少20~25%， 3 ）蒸发受热面布置比较自由，不必要一定垂直 布置； 4）启动快，停炉时间短。
可得： i qh 7.46
' 1 "
第二节直流锅炉的水动力特性
2. 垂直蒸发管中流动不稳定性
上升 又可以分为 下降
多次上升、下降
第二节直流锅炉的水动力特性
1)．上升管
p plz pzw
• 重位压头有利于流动特性趋于稳定，改善阻力特 性，一般情下不出现多值性。
2)．下降管
p B( w ) 2 C ( w )
可知：二次曲线为单值性，总是稳定的
第二节直流锅炉的水动力特性
推导极值不存在的条件
dp 3 A( w ) 2 2 B( w ) C 0 d ( w )
B B 2 3 AC w 3A
2 如果， B 3 AC 0 ，则不存在实根，即没有极值存在，
水动力特性 — 研究强制流动时并列布置蒸发管的 压力降与流量间的关系，关心蒸发受热面工作可靠性。 直流锅炉蒸发受热面内的水动力特性的三个问题 ： （1）水动力不稳定性； （2）脉动； （3）热偏差。
第二节直流锅炉的水动力特性
一、水动力不稳定性问题
并列管子组成的管系，如果对应于一个压降 可能有2~3个流量——则表现为水动力不稳定性。 由于出现了水动力特性的多值性，就可能使 并列工作的蒸发管中产生流量偏差及热偏差，严重 时，使管子烧坏。
hu
性是必然的。
第二节直流锅炉的水动力特性
（2）理论推导（定量分析）——略
p f (G )
p A(w )3 B(w ) 2 C(w )
（其解可能存在多个极值。
第二节直流锅炉的水动力特性
3）
分析：
p f (G )
特例：当 i 0 ，进口水无欠焓时，A=0，B 改变符号，即，
p plz pzw • 重位压头的存在恶化阻力特性，因此，一次下降 流动时，工质流量不稳定。
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3)．组合
• 先下降后上升的布置要好于先上升后下降。 • 先下降时，含汽率低，不易产生多值，含汽率高 时，处于上升段，重位压头起有利作用。
多值性，差
亦多值，但好一些
3) 质量流速的影响 质量流速越低，越容易发生水动 力多值性。
第二节直流锅炉的水动力特性
4) 热负荷q的影响
热负荷越低，越容易发生水动力多值性。
5) 锅炉负荷的影响
锅炉负荷越低，越容易发生水动力多值性。
6) 重位压头的影响 重位压头越低，越容易发生水动力多值性。
第二节直流锅炉的水动力特性
4. 稳定水动力特性的方法
第二节直流锅炉的水动力特性
1．影响管间脉动的因素 试验研究表明，管间脉动的主要影响因 素之一是：热水段与蒸发水段阻力之比。 越 大，脉动的幅度越小。 外因：蒸发开始处的局部热负荷突然升 高； 内因：由于局部压力的升高，造成工质 及金属的蓄热变化。
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p
Δp G G
G
G1
G2
G3
第二节直流锅炉的水动力特性
（ 1. 水平蒸发受热面中的水动力不稳定性
（1）定性分析
Δ p与G间的一般关系
p (
l G vhu 2 ) KG vhu 2 d n 2 gf
2
v与 Δ p随G 的变化规律，要具体看 G 二者何者为大， hu Δ p可能随流量而增大，也可能在一定范围内下降。 由G与 的不同组合可以得出相同的Δ p，存在多值 v
提高质量流速 它是提高水动力稳定 性的最有效方法。 2) 提高启动压力 3) 采用进口加装节流圈----- 将单相流体的阻力特性 曲线（二次曲线），叠加 在多值的、可能不稳定的 曲线上，当节流圈的阻力 足够大时，就可得到单调 升曲线。
1)
第二节直流锅炉的水动力特性
5)
4) 减小进口工质欠焓——减小了热水段长度。