1、鶴崗電廠600MW超臨界鍋爐培訓(xùn)講稿 鶴崗電廠600MW超臨界鍋爐 培訓(xùn)講稿 東北電力大學(xué) 能源與機(jī)械工程學(xué)院 主講人：呂太教授 第一節(jié) 直流鍋爐的主要特點(diǎn)和水冷壁型式 第一節(jié) 直流鍋爐的主要特點(diǎn)和水冷壁型式 第二節(jié) 直流鍋爐的水動(dòng)力特性 第二節(jié) 直流鍋爐的水動(dòng)力特性 第三節(jié) 亞臨界壓力下蒸發(fā)管的脈動(dòng)性流動(dòng) 第三節(jié) 亞臨界壓力下蒸發(fā)管的脈動(dòng)性流動(dòng) 第四節(jié) 直流鍋爐的熱偏差 第四節(jié) 直流鍋爐的熱偏差 第五節(jié) 超臨界壓力下水冷壁管內(nèi)傳熱 第五節(jié) 超臨界壓力下水冷壁管內(nèi)傳熱 第一節(jié) 直流鍋爐的主要特點(diǎn)和水冷壁型式 第一節(jié) 直流鍋爐的主要特點(diǎn)和水冷壁型式 一直流鍋爐的主要特點(diǎn)（1） 一直流鍋爐的主要特

2、點(diǎn)（1） 1特點(diǎn) 直流鍋爐的 1特點(diǎn) 直流鍋爐的 主要特點(diǎn)是汽水系統(tǒng)中 主要特點(diǎn)是汽水系統(tǒng)中 不設(shè)置鍋筒，工質(zhì)一次 不設(shè)置鍋筒，工質(zhì)一次 性地通過省煤器、水冷 性地通過省煤器、水冷 壁、過熱器。 壁、過熱器。 其工作原理如 其工作原理如 圖13-1所示。 圖13-1所示。 一直流鍋爐的特點(diǎn)（2） 2 直流鍋爐適用于壓力等級(jí)較高的鍋爐 ? 根據(jù)直流鍋爐的工作原理，任何壓力的鍋爐在理論上 都可采用直流鍋爐。但實(shí)際上沒有中、低壓鍋爐采用直流 型，高壓鍋爐采用直流型的較少，超高壓、亞臨界壓力等 級(jí)的鍋爐可較廣泛地采用直流型，而超臨界壓力的鍋爐只 能采用直流型。流動(dòng)阻力的變化卻不確定。綜合影響結(jié)果 是使

3、流量和壓差的關(guān)系呈現(xiàn)三次方曲線趨勢。即出現(xiàn)靜態(tài) 水動(dòng)力不穩(wěn)定現(xiàn)象。 當(dāng)壓力等于或超過臨界壓力時(shí)，由于蒸汽的密度與 當(dāng)壓力等于或超過臨界壓力時(shí)，由于蒸汽的密度與 水的密度一樣，汽水不能靠密度差進(jìn)行自然循環(huán)，只能 水的密度一樣，汽水不能靠密度差進(jìn)行自然循環(huán)，只能 采用直流鍋爐 采用直流鍋爐 一直流鍋爐的特點(diǎn)（3） 3. 直流鍋爐可采用小直徑蒸發(fā)受熱面管且蒸發(fā)受熱面布置 自由 ? 直流鍋爐采用小直徑管會(huì)增加水冷壁管的流動(dòng)阻力， 但由于水冷壁管內(nèi)的流動(dòng)為強(qiáng)制流動(dòng)，且采用小直徑管大 大降低了水冷壁管的截面積，提高了管內(nèi)汽水混合物的流 速，因此保證了水冷壁管的安全。 ? 由于直流鍋爐內(nèi)工質(zhì)的流動(dòng)為強(qiáng)制流動(dòng)

4、，蒸發(fā)管的布 置較自由，允許有多種布置方式，但應(yīng)注意避免在最后的 蒸發(fā)段發(fā)生膜態(tài)沸騰或類膜態(tài)沸騰。 一直流鍋爐的特點(diǎn)（4） 在工作壓力相同的條件下，水冷壁管的壁厚與管徑成正 比，直流鍋爐采用小管徑水冷壁且不用汽包，可以降低鍋 爐的金屬耗量。與自然循環(huán)鍋爐相比，直流鍋爐通常可節(jié) 省約20%30%的鋼材。 ? 4 直流鍋爐的給水品質(zhì)要求高 ? 沒有汽包，不能進(jìn)行鍋內(nèi)水處理，給水帶來的鹽分除 一部分被蒸汽帶走外，其余將沉積在受熱面上影響傳熱， 使受熱面的壁溫有可能超過金屬的許用溫度，且這些鹽分 只有停爐清洗才能除去，因此為了確保受熱面的安全，直 流鍋爐的給水品質(zhì)要求高。通常要求凝結(jié)水進(jìn)行100的 除

5、鹽處理。 一直流鍋爐的特點(diǎn)（5） ? 5. 直流鍋爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)要求高 ? 直流鍋爐無汽包且蒸發(fā)受熱面管徑小，金屬耗量小， 使得直流鍋爐的蓄熱能力較低。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，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。當(dāng)負(fù) 荷發(fā)生變化時(shí)，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。 一直流鍋爐的特點(diǎn)（6） ? 6. 直流鍋爐的啟停和變負(fù)荷速度快 ? 為了保證受熱面的安全工作，且為了減少啟動(dòng)過程中 的工質(zhì)損失和能量損失，直流鍋爐須設(shè)啟動(dòng)旁路系統(tǒng)。 ? 直流鍋爐由于沒有汽包，在啟停過程及變負(fù)荷運(yùn)行過程

6、中 的升、降溫速度可快些，鍋爐啟停時(shí)間可大大縮短，鍋爐 變負(fù)荷速度提高。 二 直流鍋爐的水冷壁型式 二 直流鍋爐的水冷壁型式 直流鍋爐出現(xiàn)的初期，水冷壁有三種相互獨(dú)立的結(jié) 直流鍋爐出現(xiàn)的初期，水冷壁有三種相互獨(dú)立的結(jié) 構(gòu)型式：即本生型、蘇爾壽型和拉姆辛型。現(xiàn)代直流鍋 構(gòu)型式：即本生型、蘇爾壽型和拉姆辛型。現(xiàn)代直流鍋 爐的水冷壁結(jié)構(gòu)型式演變?yōu)閮煞N型式：一種是垂直管 爐的水冷壁結(jié)構(gòu)型式演變?yōu)閮煞N型式：一種是垂直管 屏，另一種是螺旋管圈。 屏，另一種是螺旋管圈。 一垂直管屏光管水冷壁 一垂直管屏光管水冷壁 隨著火電機(jī)組的大容量化，為了保證爐膛下 隨著火電機(jī)組的大容量化，為了保證爐膛下 輻射區(qū)水冷壁管

7、內(nèi)的質(zhì)量流速，下輻射區(qū)水冷壁 輻射區(qū)水冷壁管內(nèi)的質(zhì)量流速，下輻射區(qū)水冷壁 的流路一般設(shè)計(jì)成二次垂直上升。 的流路一般設(shè)計(jì)成二次垂直上升。 三種型式直流鍋爐的結(jié)構(gòu)圖 a 垂直上升管屏式； b 回帶管屏式； c 水平圍繞管圈式 二螺旋管圈水冷壁 二螺旋管圈水冷壁 螺旋管圈水冷壁的優(yōu)點(diǎn)是： 螺旋管圈水冷壁的優(yōu)點(diǎn)是： 1、工作在爐膛下輻射區(qū)的水冷壁同步經(jīng)過爐膛內(nèi) 1、工作在爐膛下輻射區(qū)的水冷壁同步經(jīng)過爐膛內(nèi) 受熱最強(qiáng)的區(qū)域和受熱最弱的區(qū)域； 受熱最強(qiáng)的區(qū)域和受熱最弱的區(qū)域； 2、水冷壁中的工質(zhì)在下輻射區(qū)一次性沿著螺旋管 2、水冷壁中的工質(zhì)在下輻射區(qū)一次性沿著螺旋管 圈上升，沒有中間聯(lián)箱，工質(zhì)在比容變化

8、最大的階段 圈上升，沒有中間聯(lián)箱，工質(zhì)在比容變化最大的階段 避免了再分配； 避免了再分配； 3、可靈活選擇并聯(lián)工作的水冷壁管子根數(shù)和管 3、可靈活選擇并聯(lián)工作的水冷壁管子根數(shù)和管 徑，保證較大的質(zhì)量流速。 徑，保證較大的質(zhì)量流速。 螺旋管圈水冷壁的這些優(yōu) 螺旋管圈水冷壁的這些優(yōu) 點(diǎn)，使得水冷壁能夠工作在熱 點(diǎn)，使得水冷壁能夠工作在熱 偏差最小和流量偏差最小的良 偏差最小和流量偏差最小的良 好狀態(tài)。因此，其水動(dòng)力穩(wěn)定 好狀態(tài)。因此，其水動(dòng)力穩(wěn)定 性較高，不會(huì)產(chǎn)生停滯和倒 性較高，不會(huì)產(chǎn)生停滯和倒 流，可以不裝節(jié)流圈，最適合 流，可以不裝節(jié)流圈，最適合 變壓運(yùn)行。螺旋管圈水冷壁起 變壓運(yùn)行。螺旋管

9、圈水冷壁起 源于水平管圈水冷壁 拉姆辛 源于水平管圈水冷壁 拉姆辛 型 。水平管圈水冷壁的結(jié)構(gòu)如 型 。水平管圈水冷壁的結(jié)構(gòu)如 圖13-3所示。 圖13-3所示。 螺旋管圈水冷壁的主要缺點(diǎn)是： 螺旋管圈水冷壁的主要缺點(diǎn)是： 1、水冷壁及其懸吊結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造、安裝及檢 1、水冷壁及其懸吊結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造、安裝及檢 修工作量大，流動(dòng)阻力比較大。 修工作量大，流動(dòng)阻力比較大。 2、管帶寬度隨鍋爐容量提高而增大，管帶盤旋 2、管帶寬度隨鍋爐容量提高而增大，管帶盤旋 圈數(shù)減少，熱偏差增大。 圈數(shù)減少，熱偏差增大。 三 內(nèi)螺紋管垂直管屏水冷壁 三 內(nèi)螺紋管垂直管屏水冷壁 爐上的應(yīng)用證明這項(xiàng)技術(shù)在抵抗膜態(tài)沸騰

10、方面已經(jīng) 爐上的應(yīng)用證明這項(xiàng)技術(shù)在抵抗膜態(tài)沸騰方面已經(jīng) 成熟。其主要特點(diǎn)是：用內(nèi)螺紋管防止由超臨界壓力過 成熟。其主要特點(diǎn)是：用內(nèi)螺紋管防止由超臨界壓力過 渡到亞臨界壓力區(qū)域時(shí)可能發(fā)生的膜態(tài)沸騰；同時(shí)水冷 渡到亞臨界壓力區(qū)域時(shí)可能發(fā)生的膜態(tài)沸騰；同時(shí)水冷 壁入口裝有節(jié)流圈，使各水冷壁管內(nèi)的質(zhì)量流量與吸熱 壁入口裝有節(jié)流圈，使各水冷壁管內(nèi)的質(zhì)量流量與吸熱 量相匹配。采用螺旋管圈水冷壁的600 MW超臨界直流 量相匹配。采用螺旋管圈水冷壁的600 MW超臨界直流 2 鍋爐，在額定負(fù)荷下的質(zhì)量流速為2800kg/ m2.s 。可 鍋爐，在額定負(fù)荷下的質(zhì)量流速為2800kg/ m .s 。可 見采用內(nèi)

11、螺紋管垂直管屏水冷壁，減小了水冷壁的阻力 見采用內(nèi)螺紋管垂直管屏水冷壁，減小了水冷壁的阻力 損失，降低了給水泵的功率消耗。 損失，降低了給水泵的功率消耗。 垂直管圈水冷壁與螺旋管圈水冷壁比較 垂直水冷壁 螺旋管水冷壁 （內(nèi)螺紋管） （光管） 與光管相比內(nèi)螺紋管傳熱特性 膜態(tài)沸騰 偏離核 核態(tài)沸騰 態(tài)沸騰 核態(tài)沸騰 2 2 質(zhì)量流速1500 kg/m s內(nèi)螺紋管 質(zhì)量流速1500 kg/m s光管 安裝中的垂直水冷壁（SV）和螺旋管圈水冷壁 可靠性比較 高可靠性 焊口對(duì)接 只需單向調(diào)整 較復(fù)雜 焊口對(duì)接 （有時(shí)可靠性較低） 需雙向調(diào)整 水冷壁結(jié)渣比較 容易掉落 粘附在膜式 鰭片上 第二節(jié) 直流鍋

12、爐的水動(dòng)力特性 一、直流鍋爐的水動(dòng)力不穩(wěn)定性 亞臨界壓力直流鍋爐和超臨界壓力直流鍋爐低負(fù)荷 變壓運(yùn)行時(shí)，水冷壁管內(nèi)工質(zhì)都處于汽、液兩相流動(dòng)狀態(tài)。 隨著氣相份額增大，加速壓降增大，重位壓降減小，流動(dòng) 阻力的變化卻不確定。綜合影響結(jié)果是使流量和壓差的關(guān) 系呈現(xiàn)三次方曲線趨勢。即出現(xiàn)靜態(tài)水動(dòng)力不穩(wěn)定現(xiàn)象。 直流鍋爐靜態(tài)水動(dòng)力不穩(wěn)定的主要表現(xiàn)是：流量和壓 直流鍋爐靜態(tài)水動(dòng)力不穩(wěn)定的主要表現(xiàn)是：流量和壓 差的關(guān)系不是單值性的，而是多值性的。即對(duì)應(yīng)一個(gè)壓 差的關(guān)系不是單值性的，而是多值性的。即對(duì)應(yīng)一個(gè)壓 差，出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上的流量。如圖13-4所示。 差，出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上的流量。如圖13-4所示。 水

13、動(dòng)力多值性 水動(dòng)力多值性 的具體表現(xiàn)是：對(duì) 的具體表現(xiàn)是：對(duì) 于一根管子，流量 于一根管子，流量 有時(shí)大有時(shí)小；對(duì) 有時(shí)大有時(shí)小；對(duì) 于并聯(lián)工作的一組 于并聯(lián)工作的一組 管子，有的管中流 管子，有的管中流 量大，有的管中流 量大，有的管中流 量小。這些現(xiàn)象一 量小。這些現(xiàn)象一 旦出現(xiàn)，水冷壁就 旦出現(xiàn)，水冷壁就 處在不安全的運(yùn)行 處在不安全的運(yùn)行 狀態(tài)。 狀態(tài)。 二亞臨界壓力下直流鍋爐的水動(dòng)力特性 二亞臨界壓力下直流鍋爐的水動(dòng)力特性 1、亞臨界壓力下水平蒸發(fā)管的水動(dòng)力特性 1、亞臨界壓力下水平蒸發(fā)管的水動(dòng)力特性 分析圖13-5的水平蒸 分析圖13-5的水平蒸 發(fā)管中流量和壓差的關(guān) 發(fā)管中流量和

14、壓差的關(guān) 系，因?yàn)橹匚粔航?系，因?yàn)橹匚粔航?P 0，而比容變化引 PZW 0，而比容變化引 ZW 起的加速壓降僅占總壓 起的加速壓降僅占總壓 降的3.5 ，可以忽略不 降的3.5 ，可以忽略不 計(jì)。則管子出口的壓降 計(jì)。則管子出口的壓降 應(yīng)等于流動(dòng)阻力，如果 應(yīng)等于流動(dòng)阻力，如果 不計(jì)管子進(jìn)出口的局部 不計(jì)管子進(jìn)出口的局部 阻力，則有： 阻力，則有： P P P +P , Pa （13-1） P P P +P , Pa （13-1） lz rs zf lz rs zf 熱水段流動(dòng)阻力P 為： 熱水段流動(dòng)阻力Prs 為： rs L 2 L 2 rs w rs w P rs （ - 13 2 ）

15、 （13-2 ） d 2 d 2 蒸發(fā)段流動(dòng)阻力P 為： 蒸發(fā)段流動(dòng)阻力Pzf 為： zf 2 L L ? rs w P 1 1 + ? （13-3 ） （13-3 ） zf p d 2 蒸發(fā)段的平均質(zhì)量含汽率 為： 蒸發(fā)段的平均質(zhì)量含汽率 為： q dL p q d zf L L ? rs （13-4） 2 G 2 G 熱水段長度L 為： 熱水段長度Lrs 為： rs G i d i w L （13-5） rs q d 4 q 把式 13-5 代入式 13-5 ，可得 把式 13-5 代入式 13-5 ，可得 2 qL i p ? （13-6） w 2 d 把式 - 13 5 和式 13-6

16、 代入式 13-1 、式 13-2 和式 13- 把式 13-5 和式 13-6 代入式 13-1 、式 13-2 和式 13- 3 ，可得 3 ，可得 3 2 P A +B +C 13-7 式中 1 i i A ? + 1 1 ? （13-8） 8 2 q L i 1 B 1 ? ? （13-9） 2 d Lq 2 C 2 1 ? （13-10） d 式 13-7 為水平蒸發(fā)管水動(dòng) 式 13-7 為水平蒸發(fā)管水動(dòng) 力特性關(guān)系式。即P f （G ） 力特性關(guān)系式。即P f （G ） 的函數(shù)關(guān)系的具體形式。隨著 的函數(shù)關(guān)系的具體形式。隨著 系數(shù)A 、B、C的變化，方程的 系數(shù)A 、B、C的變化，

17、方程的 解發(fā)生變化，反映的曲線形狀 解發(fā)生變化，反映的曲線形狀 也相應(yīng)變化。 也相應(yīng)變化。 曲線可出現(xiàn)三種情況，如 曲線可出現(xiàn)三種情況，如 圖13-6所示。 圖13-6所示。 df w 即對(duì)方程求導(dǎo)數(shù)并且令 ，可得 即對(duì)方程求導(dǎo)數(shù)并且令 0 ，可得 d w d P 2 3 A w2 B +w 0C + （13-11） d w （13-11） B2 3AC 0 對(duì)應(yīng)三個(gè)實(shí)根，多值性） B2 3AC 0 對(duì)應(yīng)三個(gè)實(shí)根，多值性） B2 3AC 0 對(duì)應(yīng)一個(gè)實(shí)根，單值性 B2 3AC 0 對(duì)應(yīng)一個(gè)實(shí)根，單值性 B2 3AC 0 對(duì)應(yīng)一個(gè)實(shí)根，單值性 B2 3AC 0 對(duì)應(yīng)一個(gè)實(shí)根，單值性 由此可見，水

18、動(dòng)力單值性的條件為 由此可見，水動(dòng)力單值性的條件為 B2 3AC0 （13-12） B2 3AC0 （13-12） 亞臨界壓力以下，水平蒸發(fā)管水動(dòng)力多值性的直觀 亞臨界壓力以下，水平蒸發(fā)管水動(dòng)力多值性的直觀 表現(xiàn)可用示意圖13-7說明， 表現(xiàn)可用示意圖13-7說明， ? 水動(dòng)力特性獲得單值性的條件是： 7.46 r i 1 ? r -工質(zhì)汽化潛熱； -飽和水密度； -飽和汽密度； -修正系數(shù)；。 給水變?yōu)檎羝倪^ 給水變?yōu)檎羝倪^ 程經(jīng)歷了加熱、蒸發(fā)、 程經(jīng)歷了加熱、蒸發(fā)、 過熱三個(gè)階段，由于 過熱三個(gè)階段，由于 直流鍋爐沒有固定的 直流鍋爐沒有固定的 汽水分界面，熱水段、 汽水分界面，熱水段

19、、 蒸發(fā)段、過熱段的長 蒸發(fā)段、過熱段的長 度是隨熱負(fù)荷及給水 度是隨熱負(fù)荷及給水 流量等條件變動(dòng)的。 流量等條件變動(dòng)的。 當(dāng)給水流量增加時(shí)， 當(dāng)給水流量增加時(shí)， 熱水段長度延長，蒸 熱水段長度延長，蒸 發(fā)段長度縮短，過熱 發(fā)段長度縮短，過熱 段長度也相應(yīng)縮短。 段長度也相應(yīng)縮短。 直流鍋爐的水冷壁出口布置有汽水分離器，亞臨界 直流鍋爐的水冷壁出口布置有汽水分離器，亞臨界 壓力直流鍋爐或超臨界壓力直流鍋爐在低負(fù)荷變壓運(yùn)行 壓力直流鍋爐或超臨界壓力直流鍋爐在低負(fù)荷變壓運(yùn)行 時(shí)，汽水分離器的作用類似于自然循環(huán)鍋爐的鍋筒，其 時(shí)，汽水分離器的作用類似于自然循環(huán)鍋爐的鍋筒，其 主要作用是使水冷壁和過熱

20、器分開，將水冷壁出口的汽 主要作用是使水冷壁和過熱器分開，將水冷壁出口的汽 水混合物分離成汽和水，以控制進(jìn)入過熱器的蒸汽的干 水混合物分離成汽和水，以控制進(jìn)入過熱器的蒸汽的干 度。所以，分析直流鍋爐水動(dòng)力多值性時(shí)，通常只考察 度。所以，分析直流鍋爐水動(dòng)力多值性時(shí)，通常只考察 熱水段和蒸發(fā)段。即認(rèn)為對(duì)于水動(dòng)力多值性起決定作用 熱水段和蒸發(fā)段。即認(rèn)為對(duì)于水動(dòng)力多值性起決定作用 的是熱水段的阻力和蒸發(fā)段的阻力。 的是熱水段的阻力和蒸發(fā)段的阻力。 2 亞臨界壓力下垂直管的水動(dòng)力特性 2 亞臨界壓力下垂直管的水動(dòng)力特性 亞臨界壓力下，在垂直蒸發(fā)管中，重位壓頭對(duì)水動(dòng) 亞臨界壓力下，在垂直蒸發(fā)管中，重位壓頭

21、對(duì)水動(dòng) 力特性的影響很大。有時(shí)，重位壓頭會(huì)成為總壓降的主 力特性的影響很大。有時(shí)，重位壓頭會(huì)成為總壓降的主 要部分，從而影響著壓差與流量的關(guān)系。 要部分，從而影響著壓差與流量的關(guān)系。 在垂直蒸發(fā)管中，如果不計(jì)加速壓降，則管子進(jìn)出口的 在垂直蒸發(fā)管中，如果不計(jì)加速壓降，則管子進(jìn)出口的 壓差應(yīng)為 壓差應(yīng)為 P P P ，Pa （13-13） P Plz Pzw ，Pa （13-13） lz zw P H g ，Pa （13-14） Pzw Hrs g ，Pa （13-14） rs zf zf zw rs rs zf zf 式中 式中 H 、H 熱水段、蒸發(fā)段高度，m； Hrs 、H 熱水段、蒸發(fā)段

22、高度，m； zf rs zf 3 3 ， 熱水段、蒸發(fā)段的工質(zhì)密度，kg/m 。 ， 熱水段、蒸發(fā)段的工質(zhì)密度，kg/m 。 rs zf rs zf 分析式（13-14）可知，當(dāng)流量增加時(shí)，熱水段高度 增大，蒸發(fā)段高度減小；與此同時(shí)，蒸發(fā)量減少，質(zhì)量 含汽率下降，使得蒸發(fā)段的汽水混合物密度增大；雖然 管段總高度并未改變，但工質(zhì)平均密度增大，使重位壓 頭增加。流量越大，重位壓頭就越大，對(duì)水動(dòng)力特性的 影響就越大。 圖13-8中的曲線表示垂直上升管的重位壓頭對(duì)水動(dòng) 圖13-8中的曲線表示垂直上升管的重位壓頭對(duì)水動(dòng) 力特性的影響。 由圖可見，對(duì)垂直上升流動(dòng)，當(dāng)重位 力特性的影響。 由圖可見，對(duì)垂直上

23、升流動(dòng)，當(dāng)重位 壓頭較大時(shí)，如果不計(jì)重位壓頭時(shí)的水動(dòng)力特性是多 壓頭較大時(shí)，如果不計(jì)重位壓頭時(shí)的水動(dòng)力特性是多 值性的，則考慮重位壓頭后的水動(dòng)力特性就有可能變 值性的，則考慮重位壓頭后的水動(dòng)力特性就有可能變 為單值性的。即上升流動(dòng)時(shí)，重位壓頭具有減弱水動(dòng) 為單值性的。即上升流動(dòng)時(shí)，重位壓頭具有減弱水動(dòng) 力不穩(wěn)定的作用。 力不穩(wěn)定的作用。 對(duì)于垂直下降管的流動(dòng)，重位壓頭對(duì)水動(dòng)力特性 對(duì)于垂直下降管的流動(dòng)，重位壓頭對(duì)水動(dòng)力特性 的影響為 的影響為 P P ， Pa 13-15） P P Plz Pzw ， Pa 13-15） lz zw 圖 - 13 9的曲線表示了垂直下降管中重位壓頭對(duì)水 圖13

24、-9的曲線表示了垂直下降管中重位壓頭對(duì)水 動(dòng)力特性的影響。由圖可見，當(dāng)重位壓頭較大時(shí)，如 動(dòng)力特性的影響。由圖可見，當(dāng)重位壓頭較大時(shí)，如 果不計(jì)重位壓頭時(shí)，水動(dòng)力特性是單值性的，則考慮 果不計(jì)重位壓頭時(shí)，水動(dòng)力特性是單值性的，則考慮 重位壓頭后的水動(dòng)力特性就可能變?yōu)槎嘀敌缘摹＜聪?重位壓頭后的水動(dòng)力特性就可能變?yōu)槎嘀敌缘摹＜聪?降流動(dòng)時(shí)，重位壓頭具有增強(qiáng)水動(dòng)力不穩(wěn)定的作用。 降流動(dòng)時(shí)，重位壓頭具有增強(qiáng)水動(dòng)力不穩(wěn)定的作用。 三影響直流鍋爐水動(dòng)力多值性的因素 三影響直流鍋爐水動(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 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:

25、 復(fù)雜，主要因素有: 1 工質(zhì)壓力 1 工質(zhì)壓力 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 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 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 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 重性。即壓力降低時(shí)，汽水比容差增大，水動(dòng)力多值 性加劇；但壓力降低，工質(zhì)汽化潛熱也隨之增大，在 性加劇；但壓力降低，工質(zhì)汽化潛熱也隨之增大，在 吸熱量一定時(shí)，蒸發(fā)量減少；壓力降低，還會(huì)使受熱 吸熱量一定時(shí)，蒸發(fā)量減少；

26、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。 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 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。 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 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。 響。 2 質(zhì)量流速 2 質(zhì)量流速 直流鍋爐蒸發(fā)管內(nèi)的質(zhì) 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) 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 荷越低，越容易發(fā)生水動(dòng)力 多值性。因?yàn)橘|(zhì)量流速越 多值性。

27、因?yàn)橘|(zhì)量流速越 小，工質(zhì)流量分配越不均勻。 小，工質(zhì)流量分配越不均勻。 從式 13-7 來看，質(zhì)量流速越 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 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 越大，越容易發(fā)生水動(dòng)力多 值性。 值性。 3 蒸發(fā)管進(jìn)口水欠焓 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) 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，L 就越大，L 就 荷一定的條件下，工質(zhì)欠焓越大，Lrs就越大，Lzf 就 rs zf 越小，雖然熱水段阻力P 有所增大，但由于受L 越小，雖然熱水段阻力Prs有所增大，但由于受

28、Lzf rs zf 減小，尤其是受汽水混合物平均速度降低的影響， 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P 降低的更多，使壓降P隨流量G的 蒸發(fā)段阻力Pzf 降低的更多，使壓降P隨流量G的 zf 增加出現(xiàn)多值性。工質(zhì)欠焓增大主要發(fā)生在高加解 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 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 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。 響見圖13-12。 3 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 圖13

29、-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。 的影響。 在亞臨界壓力下，當(dāng)鍋爐負(fù)荷和給水溫度一 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 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 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L 的長度， 冷壁吸熱量Q降低 時(shí)，增加了熱水段Lrs 的長度， rs 減小了蒸發(fā)段L 的長度，相當(dāng)于增大了工質(zhì)欠 減小了蒸發(fā)段Lzf 的長度，相當(dāng)于增大了工質(zhì)欠 zf 焓，使水動(dòng)力趨于不穩(wěn)定。 焓，使水動(dòng)力趨于不穩(wěn)定。 5 鍋爐負(fù)荷 圖13

30、-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。可 見，此時(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。 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。 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， 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偏差的影響，垂直管屏不但可能出 而且受重位壓頭和熱偏差的影響，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 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。 此，垂直管屏水動(dòng)力穩(wěn)定性條件要求更高。 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 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 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 度處于大比熱區(qū)且吸熱量同時(shí)