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1、NCEPU直流锅炉的水动力特性直流锅炉的水动力特性NCEPU一、超临界参数的根本特性一、超临界参数的根本特性v超临界压力水蒸气的比容比容v与温度t的关系 NCEPUv超临界压力水蒸气的比热v在超临界压力下，水冷壁内工质存在大比热特性。在相变点附近温度稍有变化时，比热变化很大，且都有一个最大比热区，随着压力的提高在最大比热区比热的变化稍有减缓。 v对应定压比热最大位置处的工质温度称为拟临界温度。v拟临界温度左侧为水，右侧为汽。NCEPUv超临界压力水蒸气的焓v临界压力和超临界压力在相变点附近，同样当温度稍有变化时，焓值变化很大，但是超越一定压力以后，焓值变化减缓。 NCEPU二、亚临界和超临界压
2、力下的流动稳定性二、亚临界和超临界压力下的流动稳定性v水水动力特性：是指一定力特性：是指一定热负荷下，荷下，强迫流迫流动受受热面管屏面管屏中工中工质流量流量G G与流与流动压降降pp之之间的关系，也可用函数方的关系，也可用函数方式表示式表示: :vp=p= f (G) f (G)v直流直流锅炉水炉水动力不力不稳定的表定的表现为：流量与：流量与压差的关系不差的关系不是是单值性的，而是多性的，而是多值性的，性的，即即对应一个一个压差，出差，出现一个一个或两个以上的流量。或两个以上的流量。NCEPUv程度管忽略重位压差和加速压降，压差表示为：v当流量添加时，热水断长度 添加，蒸发段长度 减小，出口蒸
3、汽量D 减小，质量含汽率x减小， 减小,平均密度增大；x减小的影响比流量添加的影响大时，出现随流量添加压差下降的过程。 NCEPU特性方程式特性方程式 其中 工质在受热管中的质量流速工质在受热管中的质量流速双相流摩擦阻力校正系数受热面平均热负荷进口处工质欠焓第二节第二节直流锅炉的水动力多值性直流锅炉的水动力多值性NCEPUv对特性方程式求导得对特性方程式求导得v单值条件单值条件v强迫流动水冷壁水动力多值性出现得根本缘由是：由强迫流动水冷壁水动力多值性出现得根本缘由是：由于热水段和蒸发段共存，且由于蒸发段中由于扰动使于热水段和蒸发段共存，且由于蒸发段中由于扰动使工质比容变化较大引起的。工质比容变
4、化较大引起的。NCEPUv压力越高，其水动力特性P=f (G)越趋于稳定。 NCEPUv直流锅炉蒸发受热面出现不稳定流动的根本缘由是汽和水的比容差以及水冷壁进口有热水段存在，在一定条件下实践运转的直流锅炉蒸发受热面就会发生这种流动不稳定的工况。v详细表现：v对于一根管子，流量时大时小；v对于并联运转的一组管子，有的管子流量大，有的管子流量小。NCEPUv热负荷大小、运转工况及水冷壁入口水的欠焓对流动稳定性都有影响。v超临界压力直流锅炉在启动和低负荷时，其压力低，因此仍有流动稳定性的问题。v即使是超临界压力下，当程度布置的蒸发受热面沿管圈长度方向热焓变化时，工质的比容也随之发生变化，尤其在最大比
5、热区，其变化更大，因此仍有流动多值性的问题。 NCEPU三、直流锅炉蒸发受热面的脉动性流动三、直流锅炉蒸发受热面的脉动性流动v定义：在管屏两端压差一样，当给水量和流出量定义：在管屏两端压差一样，当给水量和流出量根本不变的情况下，管屏里管子流量随时间作周根本不变的情况下，管屏里管子流量随时间作周期性动摇的景象，叫脉动景象。期性动摇的景象，叫脉动景象。v脉动种类脉动种类v管间脉动管间脉动v屏间屏间( (屏带或管屏间屏带或管屏间) )脉动脉动 v整体脉动整体脉动( (全炉脉动全炉脉动) )NCEPUv管间脉动管间脉动v并联任务的管子之间，并联任务的管子之间，某些管子的进口水流量某些管子的进口水流量时
6、大时小。时大时小。v对于一根管子，进口的对于一根管子，进口的水量最大时，出口蒸汽水量最大时，出口蒸汽量最小；量最小；v一部分管子的水流量增一部分管子的水流量增大时，另一部分水流量大时，另一部分水流量却在减小；与此同时，却在减小；与此同时，出口蒸汽量也在进展周出口蒸汽量也在进展周期性变化。期性变化。v整个管组的进水量和蒸整个管组的进水量和蒸汽量变化不大。汽量变化不大。NCEPUv管屏脉动管屏脉动v与管间脉动类似，指的是各个管屏之间的脉动景与管间脉动类似，指的是各个管屏之间的脉动景象。象。 v整体脉动整体脉动v全部并联管屏中流量同时发生的周期性动摇。全部并联管屏中流量同时发生的周期性动摇。v运用特
7、性比较平缓的离心式给水泵呵斥的。运用特性比较平缓的离心式给水泵呵斥的。v当给水量、燃料量、压力猛烈变化时，会引起整当给水量、燃料量、压力猛烈变化时，会引起整体脉动。体脉动。v特点：振幅是变化的，没有严厉的周期，逐渐衰特点：振幅是变化的，没有严厉的周期，逐渐衰减。减。 NCEPUv脉脉动的危害的危害 v 脉脉动工工质压力、温度的周期性力、温度的周期性变化，引起：化，引起：v管壁温度周期性管壁温度周期性变化，引起管子疲化，引起管子疲劳破坏；破坏；v过热段段长度周期性度周期性变化化出口气温周期性出口气温周期性变化化气温气温难于控制，引起管壁超温；于控制，引起管壁超温；v脉脉动严重重时，引起管屏的机械
8、振，引起管屏的机械振动，呵斥管屏机，呵斥管屏机械械应力破坏。力破坏。NCEPUv防止脉动的措施防止脉动的措施v1.1.增大质量流速增大质量流速v 气泡不易变大，管内不会构成较高的部分压力，坚持稳定的进口气泡不易变大，管内不会构成较高的部分压力，坚持稳定的进口水量。水量。v2.2.提高进口压力。提高进口压力。vp p高，汽水密度差小，部分压力升高的景象不易发生。高，汽水密度差小，部分压力升高的景象不易发生。v3.3.降低蒸发点热负荷和热偏向降低蒸发点热负荷和热偏向v 将蒸发点移到热负荷低的区域，蒸发点热负荷低，部分压力大幅将蒸发点移到热负荷低的区域，蒸发点热负荷低，部分压力大幅度变化可以防止；减
9、小热偏向，防止个别管子流量降低导致的比容猛度变化可以防止；减小热偏向，防止个别管子流量降低导致的比容猛烈变化引起的压力变化。烈变化引起的压力变化。v4.4.防止脉动性熄灭防止脉动性熄灭v 蓄热少，热惯性小，热水段长度、蒸发段长度不断变化，引起流蓄热少，热惯性小，热水段长度、蒸发段长度不断变化，引起流动阻力变化、重位压头变化，导致脉动发生。动阻力变化、重位压头变化，导致脉动发生。 v5.5.加装节流圈加装节流圈NCEPU四、蒸发管内的汽液两相流型与传热四、蒸发管内的汽液两相流型与传热一、汽液两相流的流型一、汽液两相流的流型1 1、泡状流、泡状流 在延续的液相中，分散存在着小汽泡。在延续的液相中，
10、分散存在着小汽泡。2 2、弹状流、弹状流 泡状流中，汽泡浓度增大时，受趋中效泡状流中，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，逐渐增大。汽泡直径接近于管子内径时，构成弹状流。构成弹状流。3 3、环状流、环状流由于汽泡的内压力增大，当汽泡的内压力大由于汽泡的内压力增大，当汽泡的内压力大于汽泡的外表张力时，汽泡破裂，液相于汽泡的外表张力时，汽泡破裂，液相沿管壁流动，构成一层液膜；汽相在管沿管壁流动，构成一层液膜；汽相在管子中心流动，夹带着小液滴。子中心流动，夹带着小液滴。4 4、雾状流、雾状流 管子壁面上的水膜
11、完全蒸干时，蒸汽中管子壁面上的水膜完全蒸干时，蒸汽中依然夹带着小液滴，构成雾状流。依然夹带着小液滴，构成雾状流。NCEPU二蒸发管内的传热二蒸发管内的传热液体对流传热液体对流传热过冷沸腾过冷沸腾饱和核态沸腾饱和核态沸腾强迫水膜对流传热强迫水膜对流传热欠液区欠液区蒸汽对流传热蒸汽对流传热NCEPU三两三两类传热恶化化1 1由于受由于受热加加强，汽泡，汽泡产生的速度超越汽泡脱离的速生的速度超越汽泡脱离的速度，在金属管壁与水之度，在金属管壁与水之间构构成一成一层汽泡，把水和管壁隔汽泡，把水和管壁隔开，即由核开，即由核态沸沸腾变成膜成膜态沸沸腾，管壁温度忽然升高的，管壁温度忽然升高的景象叫第景象叫第类
12、传热恶化。关化。关键参数参数为热负荷。荷。2 2管壁上的水膜被蒸干，管壁上的水膜被蒸干，管壁温度忽然升高的景象叫管壁温度忽然升高的景象叫第第类传热恶化。关化。关键参数参数为含汽率。含汽率。NCEPU五、超临界压力下的传热特性五、超临界压力下的传热特性 v超超临界界压力下水在一定温度条件下到达最大力下水在一定温度条件下到达最大值，此最大比，此最大比热值比普通水和水蒸汽的比比普通水和水蒸汽的比热4.2kJ/(kg4.2kJ/(kg大很多。大很多。如如24MPa24MPa时，最大比，最大比热为115kJ/(kg)115kJ/(kg)。v称比称比热8.4kJ/(kg8.4kJ/(kg的区域的区域为大比
13、大比热区。区。v普通以普通以为此最大比此最大比热点可以当作在超点可以当作在超临界界压力下区分水和力下区分水和蒸汽的分界点。蒸汽的分界点。v由于超由于超临界界压力工力工质的特性在相的特性在相变区区发生生显著的著的变化，因化，因此在一定条件下，依然能此在一定条件下，依然能够会会发生生传热恶化。由于化。由于这种种传热恶化景象化景象类似于似于亚临界界压力力时的膜的膜态沸沸腾，因此就称之，因此就称之类膜膜态沸沸腾。v在在拟临界温度附近，物性参数界温度附近，物性参数变化很大。当管壁温度大于化很大。当管壁温度大于拟临界温度，工界温度，工质平均温度又小于平均温度又小于拟临界温度界温度时，那么水，那么水在壁面在
14、壁面处开开场沿半径方向物性有很大沿半径方向物性有很大变化。化。NCEPUv管子壁面处的工质黏度比中心处的小很多，引起管子壁面处的工质黏度比中心处的小很多，引起流体流动层流化；边境层中的流体密度降低，产流体流动层流化；边境层中的流体密度降低，产生浮力，促使紊流传热层流化；边境层中流体的生浮力，促使紊流传热层流化；边境层中流体的导热系数降低，防止处流体的流速远小于管中心导热系数降低，防止处流体的流速远小于管中心的流速，在热负荷较大处导致传热恶化。的流速，在热负荷较大处导致传热恶化。v壁温飞升值，决议于热负荷和管内质量流速的大壁温飞升值，决议于热负荷和管内质量流速的大小。小。 v防止传热恶化、降低管壁温度的措施，主要有采防止传热恶化、降低管壁温度的措施，主要有采用内螺纹管和提高工质质量流速等。用内螺纹管和提高工质质量流速等。NCEPU
