锅炉水循环

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第6章 锅炉水循环及汽水分离 锅炉 教学课件

第6章 锅炉水循环及汽水分离 锅炉 教学课件
3.下降管的布置 1)为防止上升管进水的不均匀,要求下降管与 下集箱连接时, 应与上升管管排面成90º交角;
第一节 锅炉的水循环
2)为保证水循环的安全,要求下降管总截面积 不小于上升管总截面积的25~35%; 3)下降管带汽防止措施 4)不旨在炉外,包装绝热材料,减少散热损失 4.循环回路的设计原则
• 强制水循环——依靠水泵扬程使工质在受 热面内流动的蒸发系统。
第一节 锅炉的水循环
自然水循环水动力方程式:
下集箱A-A面两边 作用力相等 Pxj Pg (H s H q ) g Pxj Pa Pss Pg Hsg Hqq g Pss Pa
因为: Pxj Pss
整理得: H q g( q ) Pxj Pss
2)上升管热负荷
3)回路的重位高度
4)循环回路的阻力
二、水循环的可靠性指标
1.度循环流速w0——循环回路中水进入上升管时的速
G
w0 3600 f ss
m/s
1m)/s为避免上升管入口段沉积泥渣,w0 不小于0.3
第一节 锅炉的水循环
=20).2供~1热.5锅m炉/s水冷壁的w0=0.4~2m/s,对流管束w0 2.循环倍率K——由下降管进入上升管的水量质及其影响 3.汽水分离装置
第一节 锅炉的水循环
一、自然水循环的基本概念
• 自然水循环:依靠不受热的下降管和受热 的上升管间工质的密度差作为水循环的动 力。
• 自然水循环的回路: 由锅筒、下降管、下 集箱、上升管、上集箱、引出管组成的密 闭回路。
1)w0不小于0.6~0.8m/s;
2)水平倾角不小于15º
第一节 锅炉的水循环
3.下降管带汽 在循环回路中,由于下降管入口阻力过大,
易造成炉水自汽化或上锅筒水位过低造成下降 管入口形成漩涡卷吸蒸汽等原因是下降管带汽,

简述自然循环锅炉汽水循环系统工作流程

简述自然循环锅炉汽水循环系统工作流程

简述自然循环锅炉汽水循环系统工作流程自然循环锅炉汽水循环系统是一种利用自然对流原理来实现热能传递的循环系统。

其工作原理简单而高效,常用于一些小型锅炉系统。

下面将详细介绍自然循环锅炉汽水循环系统的工作流程。

1. 水箱:自然循环锅炉汽水循环系统中的重要组成部分是水箱。

水箱通常位于锅炉的下部,用于储存热水。

它可以通过上部的进水口补充水分,同时还设有放水口,用于排放杂质和废水。

2. 锅炉:锅炉是自然循环锅炉汽水循环系统中的热源,主要通过燃烧燃料产生热能。

燃料可以是煤、油或天然气等。

锅炉内部有燃烧室和换热管,燃烧产生的高温烟气通过换热管与水箱中的水进行热交换。

3. 热水上升:当锅炉内燃烧产生的热能传递给水箱中的水时,水的温度逐渐上升。

由于热水比冷水密度小,因此热水会自然上升到水箱的上部。

4. 冷水下降:与热水上升相对应的是冷水下降。

冷水由于密度大,会自然下降到锅炉底部。

这种自然对流的现象使得水箱内部形成了一个循环流动的系统。

5. 水泵:为了增强自然循环锅炉汽水循环系统的循环效果,通常会在系统中加入水泵。

水泵位于水箱的下部,通过抽水将冷水送入锅炉,使得冷水能够更快地被加热。

6. 充分利用热能:通过自然循环,热能可以在锅炉和水箱之间进行高效传递。

燃烧产生的热能通过换热管与水箱中的水接触,使得水的温度逐渐升高。

热水上升到水箱的上部后,可以供给需要热水的设备或者建筑,如供暖系统或热水器。

7. 循环再生:自然循环锅炉汽水循环系统的特点是能够实现循环再生。

当热水被取出后,冷水会重新进入锅炉进行加热,形成循环流动。

这种循环再生的过程可以持续进行,从而提高了热能的利用效率。

总结起来,自然循环锅炉汽水循环系统的工作流程是通过燃烧产生的热能传递给水箱中的水,使得水的温度逐渐升高,热水上升到水箱的上部,冷水下降到锅炉底部,形成循环流动。

通过水泵的辅助,可以增强系统的循环效果,提高热能的利用效率。

这种自然循环的工作原理使得该系统具有简单、高效、可靠的特点,常用于一些小型锅炉系统中。

锅炉的水循环资料

锅炉的水循环资料
-1
究 所
jx
10.4 循环回路的压差特性
• 在一定的热负荷及结构特性下,压差S和管 内流量G(或质量流速ρw)的关系称为压 差特性或水动力特性,相应曲线称为压差 特性曲线或水动力特性曲线。 西 安 • 用途:分析自然循环回路的工作原理及其 交 通 影响因素,确定回路的工作状态。
大 学 锅 炉 研 究 所
1. 循环流动与流型
目前我国生产的工业锅炉普遍采用自然循环。锅炉的自然循 环回路由锅筒、下降管、水冷壁及联箱组成。如图所示。
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
下降管布置在炉外不受热。由上 升管组成的水冷壁布置在炉膛内 的四周,紧贴炉墙。上升管中的 汽水混合物向上流动,进入锅筒, 在 锅 筒 中 经 汽 水 分 离 (explain why) ,汽水混合物中的汽进入蒸 汽空间,由蒸汽引出管引出。而 水则进入水空间,与送入锅筒的 给水混合再进入下降管,再次进 行循环。
图11-4 受热水平蒸发管汽液两相流流型
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
正常情况下,垂直管内蒸汽形成的汽泡,呈乳状悬浮在水中,同水 一起向上流动(图a)。当管壁附近流动阻力较大时,汽泡趋于阻力较 小的管子中间部分,呈柱状上升(图b)。当循环流速较小甚至停滞时, 即产生图c中的流动情况。
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
l Z d
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
图12-4 上升管压差与吸热量的关系
3.自补偿能力
由运动压头法:
q较低、x较小、循环倍率K较大时, 随着q的增加,φ的增加大于x的增加, Syd的增加大于总阻力∑ΔP的增加, 回路中的动力大于阻力,使得循环 流量G0相应增加 。

锅炉水循环

锅炉水循环

锅炉水循环锅炉水循环是指在蒸汽锅炉系统中的一种重要循环过程,它负责将水从锅炉中循环至加热区域,并将加热后的水转化为蒸汽,以供系统使用。

锅炉水循环是蒸汽锅炉正常运行的关键环节,其稳定性和效率直接影响整个系统的性能。

锅炉水循环的基本原理在蒸汽锅炉中,水循环过程主要包括给水加热、蒸发和汽水分离等步骤。

首先,给水经过加热器升温后进入锅炉,在加热的作用下渐渐转化为饱和水蒸汽。

随后,经过炉管蒸发过程,水蒸汽被加热转化为干饱和蒸汽,从而达到系统需要的温度和压力。

锅炉水循环是通过循环泵来实现的,它提供了必要的动力将水从锅炉中循环至加热区域。

在水循环的过程中,不同级别的泵负责不同的任务,包括给水泵、循环泵等,它们协同工作,确保水的顺畅流动和稳定循环。

锅炉水循环的分类根据不同的工作特点和结构形式,锅炉水循环可以分为自然循环和强制循环两种类型。

自然循环自然循环是利用水的密度和温度差异产生的循环动力进行水循环的一种方式。

在自然循环锅炉中,无需外部循环泵,水在锅炉内部自然上升、冷却、下降循环。

这种方式适用于小型、低压、低功率的蒸汽锅炉系统,具有结构简单、操作方便等优点。

强制循环强制循环是通过外部的循环泵提供动力,强制将水循环至加热区域的一种方式。

强制循环适用于大型、高效率的蒸汽锅炉系统,能够确保水的快速流动和加热效率。

这种方式通常用于高压、大功率、高速蒸汽锅炉系统中。

锅炉水循环的优化及注意事项为了提高锅炉水循环的效率和稳定性,需要注意以下几点优化和注意事项:•保持水质清洁:定期对锅炉水进行化学处理,防止水垢和腐蚀的产生,提高热传递效率。

•定期检查泵和管道:确保泵和管道的运行良好,无堵塞和漏水等现象,避免水循环不畅造成事故。

•调节水循环速度:根据锅炉运行情况和负荷变化,合理调节水循环速度,保持系统平衡。

•考虑节能问题:优化锅炉水循环系统,减少能耗和资源浪费,提高系统运行效率。

综上所述,锅炉水循环是蒸汽锅炉系统中不可或缺的重要环节,其稳定性和效率直接关系到整个系统的正常运行。

第六章锅炉水循环及汽水分离

第六章锅炉水循环及汽水分离

G w0 = 3600 ρ ' f ss
循环流速的大小直接反映管内水流将管外热量与管内蒸汽带 走的能力;循环流速越大,工质放热系数越大,带走的热量 越多,管壁冷却条件越好,金属超温的可能性越小。 对于供热锅炉,工作压力较低,汽水密度差较大,有利于实 现自然循环,水冷壁循环流速一般0.4~2m/s;对流管束 0.2~1.5m/s
依据实际得出的循 环流速与推荐值对 照,对水循环工作 的可靠性进行校核
三、自然循环的水循环故障
1、循环的停滞与倒流
循环回路由并联于锅筒与集箱之间的许多根上升管和数根下 降管组成;由于炉膛结构、管子受热长度以及积灰等情况的 不同,产生受热不均匀性;如果个别上升管受热严重不良, 则产生的有效压头将不足以克服公共下降管的阻力,从而使 循环流速趋近于零,这种现象就是“循环停滞 循环停滞”。 循环停滞
上式左侧是由于密度差引起的压头差,称为运动压头 运动压头;右 运动压头 侧是流动总阻力 流动总阻力;当水循环稳定的时候两者恰好平衡。 流动总阻力 由于运动压头取决于上升管含汽段高度和密度差,因此增 大循环回路高度、加强上升管受热都可以提高运动压头; 对于高压锅炉,由于密度差很小,因此组织自然循环比较 困难,应多提高回路高度或者干脆使用强制循环。
第一节 锅炉水循环
锅炉水循环:水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面回路中的循环 流动。 自然循环:利用水和汽水混合物的密度差,使水与汽水混合物 产生循环流动,称为自然循环。蒸汽锅炉一般采用自然循环。 强制循环:与自然循环相比,如果是借助泵的压头使汽水混合 物在炉内循环流动,则称为强制循环。
一、自然循环
3.下降管带汽 3.下降管带汽
正常情况下,下降管入口水流纯粹靠静压进入,不会汽 化;但是如果入口处阻力过高,将产生压降,则锅筒内 的饱和水在进入下降管的时候因压力降低而汽化产生汽 泡,造成下降管带汽,从而使平均体积流量增大、流速 加快、阻力增加,对水循环不利。 另一个原因是下降管管口距离锅筒水面太近,由于上方 水面形成的漩涡而将蒸汽吸入下降管;因此下降管要尽 量连接在锅筒底部或保证入口上方有一定水位。 下降管受热强烈、下降管出口与上升管入口距离太近并 且没有良好的隔离装置也可能造成下降管带汽。

锅炉汽水循环流程

锅炉汽水循环流程

锅炉汽水循环流程一、锅炉汽水循环系统的组成锅炉汽水循环系统主要由锅炉本体、过热器、再热器、蒸汽分离器、空气预热器、冷凝器、给水泵、循环泵、膨胀缸、除氧器等组成。

其中,锅炉本体是蒸汽发生器,负责水的加热和产生蒸汽,过热器和再热器是通过对蒸汽进行加热,提高其温度和压力,以提高发电效率,蒸汽分离器用于分离水和蒸汽,减少水分的混入蒸汽中,空气预热器用于预热锅炉进气,减少热量损失,冷凝器用于将锅炉排出的烟气进行冷却,形成凝结水,给水泵用于将给水送入锅炉本体中,循环泵用于将水送入锅炉本体的加热区域,膨胀缸用于消除水在温度和压力变化下的膨胀和收缩,使锅炉在运行时保持系统的稳定性,除氧器用于除去锅炉水中的氧气,减少锅炉腐蚀。

二、锅炉汽水循环流程的基本运行原理锅炉汽水循环流程的基本运行原理是通过锅炉内部传热和流体流动来完成的。

具体来说,锅炉循环系统的基本流程是:1.给水系统:给水泵将冷却凝结水从除氧器送入给水加热器,对给水进行加热,然后送入锅炉本体;2.锅炉本体:锅炉内的加热器将给水加热成饱和蒸汽,然后送入过热器,再热器进一步对蒸汽进行加热,提高温度和压力;3.蒸汽系统:蒸汽进入蒸汽分离器,将水分离出去,成为干燥饱和蒸汽,然后通过主蒸汽管道输送至汽轮机,通过汽轮机驱动发电机产生电能;4.冷凝系统:汽轮机排出的低温蒸汽经过冷凝器冷却成为凝结水,然后通过再加热器送回给水再次循环;5.循环系统:循环泵将凝结水从冷凝器送回加热器,进行循环,直至形成闭合循环系统。

锅炉汽水循环流程的基本运行原理就是通过热量传递和流体的流动来实现的,可以实现能量的转化和传递,从而实现锅炉的正常运行,保障生产的需要。

三、锅炉汽水循环流程的工艺参数控制为了使锅炉汽水循环流程能够正常运行,保证锅炉工作效率和生产安全,需要对锅炉汽水循环系统中的关键参数进行严格控制。

主要控制的参数包括:给水流量、给水温度、给水压力、蒸汽温度、蒸汽压力、循环泵流量、蒸汽负荷等。

热水锅炉水循环流程

热水锅炉水循环流程

热水锅炉水循环流程
锅炉水循环指水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面中的循环流动,分为自然循环和强制循环两种。

自然循环指依靠水和汽水混合物的密度差维持的循环;强制循环指依靠回路中水泵的压头维持的循环。

正常的水循环可以保证锅炉蒸发受热面及时可靠的冷却,是锅炉安全运行的基本条件之一。

热水锅炉的水循环流程通常包括以下几个步骤:
1.锅炉给水和系统回水首先进入锅筒,然后通过锅筒的冷水区。

冷水区中的水
被炉膛加热后,通过第一出水口进入自然循环换热器的受热面。

2.冷水区中的水流通过第二出水口进入强制循环换热器的受热面,被加热后流
入锅筒的热水区。

3.在热水区,水流通过出水口进入省煤器,吸收烟气余热。

4.省煤器中的水再通过出水口进入锅筒,形成循环。

5.锅筒内的水流通过集水仓向左侧设置的引射水管冲向左侧第二束对流管
束,然后上升到锅筒,经出水管送到分水器。

6.这个过程确保了锅炉内的水持续被加热,并通过循环流动维持适宜的温度。

供热锅炉水循环

供热锅炉水循环

影响循环倍率的因素: •上升管热负荷 • P↗,汽化潜热r↘ ,k↘ • D↗ ,上升管受热长度H或上升管热负荷↗ ,k↘ 供热锅炉 K=50~200 某些油炉采用的双面爆光水冷壁回路:热负荷 ↗ k↘ 增大循环倍率的结构措施: 加大该回路的下降管总截面积、上升管受热长度与直径之比不宜太长 回路循环倍率与全炉循环倍率: •各回路由于结构不同,吸热量不同,K不尽相同 •全炉循环倍率是各回路倍率按吸热量比例的加权平均 •水循环安全要求每个回路的K值都不太小
(4)水循环稳定流动状态下的循环方程式 简化假设:1、回路中没有汽水分离器 2、Hs 区段加热水的密度等于下降管中水的密度 ≈锅内饱和水密度ρ’ 由集箱A-A截面两侧的力平衡:
p g H s H q ' g p xj p g H s ' g H q q g p ss
(2)上升管直接接入锅筒水空间或通过上集箱接入锅筒时:
• 停滞管中仍产生蒸汽
• 由停滞管上、下口向管内补水 K 1 水或上、或下缓流 • 不会形成稳定的自由水面 • 倾斜管段转弯及接头焊缝处会积聚汽 泡,沉积水垢
循环倒流的特点和危害:
• 在上升管直接接入锅筒水空间或通过上集箱接入锅筒时可能发生
H q g ' q p xj p ss


水循环运动压头
循环回路运动总阻力
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
运动压头的影响因素: 1、H: H ↗ Hq ↗ 2、上升管受热:上升管受热强 含汽率高 ρq↘ 3、 p: p↗
' H↗ 或采用强制循环
q
(5)循环回路的有效压头
S yx H q g ' q pss pxj
• 一端不便布置下降管时,此端应有上升管引出
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自然循环锅炉的原理与基本概念一、自然循环原理自然循环是指:在一个闭合的回路中,由于工质自身的密度差造成的重位压差,推动工质流动的现象。

具体地说,自然循环锅炉的循环回路是由汽包、下降管、分配水管、水冷壁下联箱、水冷壁管、水冷壁上联箱、汽水混合物引出管、汽水分离器组成的,如图,重位压差是由下降管和上升管(水冷壁管)内工质密度不同造成的。

而密度差是由下降管引入水冷壁的水吸收炉膛内火焰的辐射热量后,进行蒸发,形成汽水混合物,使工质密度降低形成的。

下图表不了一个简单的自然循环原理的示意图。

自然循环的实质,是由重位压差造成的循环推动力克服了上升系统和下降系统的流动阻力,从而推动工质在循环回路中流动而自然循环锅炉的“循环推动力”实际上是由“热”产生的,即由于水冷带管吸热,使水的密度改变成为汽水混合物的密度,并在高度一定的回路中形成了重位压差。

回路高度越高,且工质密度差越大,形成的循环推动力越大。

而密度差与水冷壁管吸热强度有关,在正常循环情况下,吸热越多,密度差越大、工质循环流动越快。

二、自然循环的基木概念设进人上升管的流量为G,水冷壁的实际蒸发量为D,从汽包引出的蒸汽流量为D0,水冷壁的流通截而为F,则用于描写自然循环的几个主要概念是:(1)循环流速:在饱和水状态下进入上升管入口的水的流速。

(2)循环信率K:上升管中实际产生1Kg蒸汽需要进入多少千克水。

自然循环锅炉水冷壁的安全运行一、影响水冷带安全运行的主要因素锅炉运行中,影响水冷带安全运行的因素很多,既有管内诸多因素的影响,也有管外复杂因素的影响管内的影响因素有:①水质不良导致的水冷带管内结垢与腐蚀;②水冷带受热偏差影响导致的个别或部分管子出现循环流动的停滞或倒流;③水冷带热负荷过人导致的管子内壁面附近出现膜态沸腾;④汽包水位过低引起水冷壁中循环流量不足,其至发生更为严重的“干锅”。

管外的影响因素有:①燃烧产生的腐蚀性气体对管壁的高温腐蚀;②结洁和积灰导致的对管壁的侵蚀;③煤粉气流或含灰气流对管壁的磨损。

管内的影响因素一般导致管子金属内壁面上的连续水膜被破坏,即由水的冷却变为汽的冷却,冷却能力急剧下降,从而出现传热恶化,引起管壁工作温度超过金属材料的允许温度。

超温严重时,管子强度下降,承压能力下降。

这时,由于管内工质压力的作用,可导致管子局部“鼓包”、裂口,以至发生爆管事故。

管外的因素则一般直接导致管子的管壁减薄或金属管壁超温,同样使管子承压能力下降,引起爆管或泄漏。

二、蒸发管内的停滞、倒流和膜态沸腾1.停滞水冷壁是将几百根管子并联组合成几个独立的循环回路,由于炉膛中温度场分布不均,随燃料和燃烧调蔡以及锅炉负荷(锅炉蒸发量)变化等因素变化,温度场分布也发生变化这样,水冷壁管屏之问或管子之间的吸热强度就会存在偏差,加上上升系统的结构偏差和流量分配偏差,将导致每根管子和管屏间的受热强度不同,阻力不同,循环推动力就不同。

虽然管屏进出口联箱的压差是相同的,但每根管子的流动表现可能不同。

受热弱的管子中,工质密度大,当这根管子的重位压头接近于管屏的压差时,管屏的压差只能托住液柱,而不能推动液柱的运动。

这时,管内就出现了流体的停滞现象这种现象的具体表现是:进入上升管的循环流量微小,以至在管子微弱吸热后被蒸发成汽泡在管内工质不流动的情况下,汽泡容易聚集在管子的弯头和焊缝处,由于管子受热和汽泡合并,可能形成大汽泡,造成蒸汽塞,管子局部就会过热超温。

当存在自由水面时,管子上半部是汽,下半部是水,管子上部就会过热超温。

且当自由水面的位置波动时,还会引起管子的疲劳应力。

不过,超高压和亚临界参数自然循环锅炉水冷壁出口的汽水混合物引入汽水分离器,不会出现自由水面。

所以,水循环停滞实际上导致的是水冷壁管的传热恶化。

水循环停滞现象主要发生在受热弱的管子上。

2.倒流在并联工作的水冷壁管子之间,由于受热不均,上升管之间形成了自然循环回路这时,有的管中工质向上流;有的管中工质向下流。

工质向下流的管子就叫“倒流管”。

从而倒流现象的定义是:本来应该是工质向上流的上升管,变成了工质向下流的下降管。

从循环特性来看,倒流现象的表现是:倒流管的压差大于同一片管屏或同一回路的平均压差,从而迫使工质向下流动。

在发生倒流的管子中,水向下运动,而汽泡由于受到浮力向上运动。

当倒流速度较慢且等于汽泡向上运动的速度时,向下流的水带不走汽泡,造成汽泡不上不下的状态,引起汽塞,发生传热恶化,以至使管子出现局部过热超温当管内工质倒流速度很快时,管子仍能得到良好的冷却,不会出现超温。

当汽水混合物引出管从汽包汽空问引入时,不会出现倒流。

当水冷壁受热不均比较严重时,受热最差的管子有时可能出现停滞,有时可能出现倒流。

所以,同一根管子出现停滞和倒流以及向上流动的机会并不是固定的,而是随管外吸热状态和管内工质密度的变化而变化的。

3.膜态沸腾当水冷壁管受热时,在管子内壁而上开始蒸发,形成许多小汽泡如果此时管外的热负荷不人,小汽泡可以及时地被管子中心水流带走,并受到“趋中效应”的作用力,向管子中心转移,而管中心的水不断地向壁面补充这时的管内沸腾被称为核态沸腾。

如果管外的热负荷很高,在管子内壁面上,汽泡生成的速度大于汽泡脱离壁面的速度,汽泡就会在管子内壁面上聚集起来,形成蒸汽膜(即在水冷雌管子内壁面上产生了“蒸汽垫”),将管子中心的水与管壁隔开,使管子壁面得不到水的冷却,引起管子壁面处出现传热恶化,导致管壁超温。

膜态沸腾一般发生在亚临界参数锅炉水冷壁管内。

锅炉蒸发管内的流型主要分为以下几类:即泡状流、弹状流、环状流和雾状流。

(1)泡状流。

在连续的液相中,分散散存在着的小汽泡。

(2)弹状流。

泡状流中,汽泡浓度增大时,受趋中效应的作用,小汽泡聚合成大汽泡,直径逐渐增大。

汽泡直径接近于管子内径时一,形成弹状流。

(3)环状流。

由于汽泡的内压力增大,当汽泡的内压力大于汽泡的表面张力时,汽泡破裂,液相沿管壁流动,形成一层液膜,汽相在管子中心流动,夹带着小液滴。

(4)雾状流。

管子壁面上的水膜完全蒸干时,蒸干点的质量含汽率X=0.8,即蒸汽中仍然夹带着小液滴,形成雾状流。

自然循环锅炉的蒸发管中,因为限制质量含汽率x≤0.4,所以一般不会出现雾状流。

三、蒸发管内的传热在蒸发过程的各个阶段,蒸发管内的流型在不断变化。

不同的流型状态下,流体对管子壁面的热交换方式不同,冷却能力也不同,即管内流体的放热系数在不断变化。

放热系数越大,管壁温度越接近工质温度。

在汽泡状流动的初级阶段是过冷沸腾阶段。

因为此时的壁面温度大于饱和温度,在壁面上产生小汽泡,而管子中心流体温度尚未达到饱和温度,汽泡被带到水流中很快凝结而消失,放热系数增大。

在汽泡状流动的后期和环状流动阶段,由于不断吸热,管内的水流达到饱和温度在壁面上产生的蒸汽不再凝结,壁面上不断产生汽泡,又不断脱离壁面,水流中分散着许多小汽泡,此时饱和核态沸腾开始,并一直持续到环状流动阶段结束。

此阶段中,管内放热系数变化不大,管壁温度接近流体温度。

在有卷吸的环状流动阶段,环状流的液膜变薄,管子壁面上的热量很快通过液膜传递到液膜表面,此时在管子壁面上不再产生汽泡,蒸发过程转移到液膜表面进行。

放热系数略有提高,管壁温度接近流体温度。

在雾状流动阶段,由于管子壁面的水膜被蒸干,只有管子中心的蒸汽流中夹带着小液滴,壁面由雾状蒸汽流冷却,工质对管壁的放热系数急剧减小,管壁温度发生突变性提高。

随后,由于流动速度增加,工质对管壁的放热系数又有所增大,管壁温度略有下降。

当雾状流蒸汽中水滴全部被蒸干以后,形成单相的过热蒸汽流动,放热系数进一步减小,管壁温度进一步上升。

以上的流动工况和传热工况发生在热负荷不大的条件下。

当热负荷不断增大到一定程度时,壁面上产生的汽泡就来不及向管子中心转移,水也来不及向壁面上补充,就会产生膜态沸腾。

膜态沸腾可能发生在环状流动阶段,当热负荷进一步提高时,也可能发生在泡状流动阶段,特别是可能发生在过冷沸腾阶段。

四、内螺纹管抵抗传热恶化的作用内螺纹管抵抗膜态沸腾、推迟传热恶化的机理是:由于工质受到螺纹的作用产生旋转,增强了管子内壁面附近的扰动,使水冷壁管内壁面上产生的汽泡可以被旋转向上运动的液体及时带走,而水流受到旋转力的作用,紧贴内螺纹槽壁而流动,从而避免了汽泡在管子内壁面上的积聚所形成的“汽膜”,保证了管子内壁面上有连续的水流冷却。

五、影响循环安全性的主要运行因素1、水冷壁受热不均或受热强度过高。

锅炉运行中,炉内火焰偏斜、水冷壁局部结渣和积灰是造成水冷壁吸热不均的主要原因。

如前所述,那些受热很弱的管子容易出现停滞或倒流,受热很强的管子可能出现膜态沸腾。

其结果都是导致管子局部发生传热恶化,管壁温度升高。

2、下降管带汽或自汽化。

下降管入口产生旋涡漏斗时,旋涡中心将有部分蒸汽被水流抽吸进入下降管。

这样,一方面进入下降管的实际水流量减少,即循环流量降低;另一方面,由于下降管内出现汽水两相流动,工质密度减小,使下降管侧的重位压差降低,且流动阻力也相应增大。

这两方面的因素都会导致水循环安全裕度下降,即产生停滞、倒流的可能性增大。

防止下降管带汽的办法,除了在下将管入口安装隔栅外,运行时,应注息维持正常的汽包水位。

水位过低,下降管入口不但容易产生旋涡漏斗,而且下降管入口处的静压力降低,容易产生水的自汽化。

3、水冷壁管内壁结垢。

锅炉运行水质不合格,含盐量超标,当水在管内受热蒸发时,盐分从水中析出,沉积在管壁上,管子金属内壁上无水膜冷却,而管外吸收高温火焰的热量不能被水流及时一带走,管壁温度就会升高。

这种破坏绝不亚于停滞、倒流和膜态沸腾的影响。

与此同时,水冷壁管内结垢时,流动阻力也随着增大,容易引起停滞或倒流。

4、上升系统的流动阻力。

影响上升系统流动阻力的因素很多,如分配水管、水冷壁、汽水导管的管径、流通截面;管子弯头数量和汽水分离器的结构阻力系数、循环流速、锅炉负荷等。

5、变负荷速度过快或低负荷运行。

锅炉低负荷运行时,蒸发量减少,水冷壁管内工质密度增大,使水冷壁重位压差增大、循环回路的运动压头减小,循环流速就会降低,因而低负荷运行时的水循环安全性较差。

在快速变负荷,尤其是在快速降负荷时,循环系统内由于压力降低,工质的自汽化过程加快,由于汽包水室内水的自汽化和下降管内水的自汽化,使循环流量和运动压头同时减小,循环安全性大幅度降低。

因此,控制变负荷速度是保证水循环系统安全工作的重要条件之一。

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