第一節(jié)自然循環(huán)原理與第一節(jié)自然循環(huán)原理與基本概念工質(zhì)依靠上升管受熱所產(chǎn)生的密度差形成閉合的路線運(yùn)動(dòng)。需要指出的是蒸汽走的路線不是閉和路線，在回路里，只有水在循環(huán)流動(dòng)，所以又稱水循環(huán)。表達(dá)式為:2—→ρhgh>ρ′gh粘性流體的伯努利方程為p1/2=p2對于下降系統(tǒng)：12/2=p222/2+Δpxj=p2xj12)對于上升管系統(tǒng)：22)/2二、自然循環(huán)的基本概念1、循環(huán)流速：飽和水狀態(tài)進(jìn)入上升管入口的水的流速2、質(zhì)量含汽率x：3、循環(huán)倍率K:上升管產(chǎn)生一kg蒸汽需要進(jìn)入多少千克水 自然循環(huán)工作原理示意圖hhρxj循環(huán)推動(dòng)力（運(yùn)動(dòng)壓頭xjssh)gss運(yùn)動(dòng)壓頭:即循環(huán)推動(dòng)力,用于克服上升系統(tǒng)和下降系統(tǒng)的阻力;有效壓頭:在數(shù)值上等于循環(huán)推動(dòng)力與上升系統(tǒng)阻力之差,用來克服下降管阻力.4、名義循環(huán)倍率K4、名義循環(huán)倍率K0:按汽包引出的飽和蒸汽量計(jì)算的循環(huán)倍率5、汽包水室凝汽率給水欠焓導(dǎo)致?02、影響水冷壁安全運(yùn)行的因素：管內(nèi)＋管外o管內(nèi)：結(jié)垢與腐蝕、停滯與倒流、傳熱惡化、汽包水位過低。o管外：結(jié)渣和積灰、高溫腐蝕、磨損。安全問題循環(huán)故障傳熱惡化第二節(jié)自然循環(huán)鍋爐水冷壁的安全運(yùn)行一、蒸發(fā)受熱面安全工作的重要性及影響水冷壁安全運(yùn)行的因素1、重要性：蒸發(fā)受熱面擔(dān)負(fù)著產(chǎn)生蒸汽、保護(hù)墻壁、防止結(jié)渣的任務(wù),他的外部工作條件在所有受熱面中是最惡劣的,煙氣溫度高達(dá)1000-1600度,因此蒸發(fā)受熱面安全工作是個(gè)十分重要的問題。受熱面金屬安全工作的條件：管壁溫度小于金屬材料允許使用的溫度g2+δ/λ)水冷壁是將幾百根管子并聯(lián)組合成幾個(gè)獨(dú)立的循環(huán)回路為何有這么多回循環(huán)回路循環(huán)回路并列管屏的受熱不均常是造成自然循環(huán)鍋爐的循受熱弱的管子有可能出現(xiàn)循環(huán)停滯或倒流；受熱強(qiáng)的管子又可能會(huì)出現(xiàn)傳熱惡化而導(dǎo)致超由于爐內(nèi)熱負(fù)荷沿著鍋爐寬度和深度的分布是不均勻的，故水冷壁各部位的吸熱量也就有大有為減少水冷壁受熱不均而導(dǎo)致水冷壁管的不安全，采用把水冷壁受熱面按其受熱情況不同而劃二、循環(huán)故障爐膛中溫度場分布不均爐膛中溫度場分布不均水冷壁管屏之間或管子之間的吸熱強(qiáng)度存在偏差上升系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)偏差和流量分配偏差每根管子和管屏間的受熱強(qiáng)度不同，阻力不同，循環(huán)推動(dòng)力就不同位壓頭接近于管屏的壓差時(shí)，管屏的壓差只能托住液柱，而不能推動(dòng)液柱的運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，管內(nèi)就蒸汽塞管子局部超溫2、倒流在并聯(lián)工作的水冷壁管子之間，由于受熱不均，上升管之間形成了自然循環(huán)回路本來應(yīng)該是工質(zhì)向上流的上升管，變成了工質(zhì)向下流的下降管循環(huán)特性：倒流管的壓差大于同一片管屏或同一回路的平均壓差，從而迫使工質(zhì)向下流動(dòng)當(dāng)?shù)沽魉俣容^慢引起汽塞當(dāng)?shù)沽魉俣群芸鞎r(shí)，良好的冷卻，不會(huì)超溫當(dāng)汽水混合物引出管從汽包汽空間引人時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)倒流上半部超溫自由水面波動(dòng)疲勞應(yīng)力3、下降管帶汽由于各種原因使下降管帶汽，這將使循環(huán)推動(dòng)力減小，易出現(xiàn)停滯、倒流三、兩相流型和傳熱惡化自然循環(huán)鍋爐中限制質(zhì)量含汽率小于0.4，防止蒸干三、兩相流型和傳熱惡化自然循環(huán)鍋爐中限制質(zhì)量含汽率小于0.4，防止蒸干壁溫工質(zhì)溫度傳熱區(qū)域質(zhì)量含汽率放熱系數(shù)霧狀流蒸干放熱系數(shù)急劇減小一、汽液兩相流的流型汽泡趨中效應(yīng):蒸汽密度比水小，在上升管中，在相同壓力的作用下，汽的速度比水快，水在管中流動(dòng)的速度分布是中間大，兩邊小。如果汽在靠近管邊處，汽水相對速度大，阻力大；汽在管中間，阻力小。汽泡總是往阻力小的地方運(yùn)動(dòng)，所以汽泡都往中間運(yùn)動(dòng)二、蒸發(fā)管內(nèi)的傳熱垂直管中的流型和傳熱工況的關(guān)系傳熱惡化第二類傳熱惡化這時(shí)管中連續(xù)的水膜被撕破，對流放熱系數(shù)a2大大下降，管壁溫度大大升高，這個(gè)現(xiàn)象稱為第二類傳熱惡化現(xiàn)象。其另一個(gè)特點(diǎn)是：管壁溫度發(fā)生周期性波動(dòng)，波動(dòng)值可達(dá)60---150度。直流鍋爐一定會(huì)出現(xiàn)第一類傳熱惡化管內(nèi)流動(dòng)的沸騰狀態(tài)與大容積沸騰過程的沸騰第一類傳熱惡化管內(nèi)流動(dòng)的沸騰狀態(tài)與大容積沸騰過程的沸騰狀態(tài)一樣，有核態(tài)沸騰和膜態(tài)沸騰兩種。當(dāng)熱負(fù)荷很高時(shí)，管子內(nèi)壁汽化核心數(shù)積聚增加，汽泡形成速度超過汽泡脫離速度，使管子壁面形成一個(gè)連續(xù)的蒸汽膜，a2急劇下降，壁溫積聚上升，這種由核態(tài)沸騰轉(zhuǎn)化為膜態(tài)沸騰的傳熱惡化稱為第一類傳熱惡化。在x=0.3左右，壁溫開時(shí)，壁溫達(dá)到第一個(gè)高峰點(diǎn);此后壁溫略有下降(由于汽水混合物的流速增大)。大約在x=0.8左右，由于出現(xiàn)蒸干，管壁溫度再次出內(nèi)螺紋管:在x=0.8時(shí)，壁溫才開始飛升。充分說明了內(nèi)螺紋管具有顯著的抵抗膜態(tài)沸騰、推遲傳熱惡化亞臨界參數(shù)自然循環(huán)鍋爐采用內(nèi)螺紋管水冷壁是具有相當(dāng)大的安全裕度的。三、內(nèi)螺紋管抵抗傳熱惡化的作用四頭鰭片內(nèi)螺紋管內(nèi)螺紋管抵抗膜態(tài)沸騰、推遲傳熱惡化的機(jī)理由于工質(zhì)受到螺紋的作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，增強(qiáng)了管子內(nèi)壁面附近的擾動(dòng)，使水冷壁管內(nèi)壁面上產(chǎn)生的汽泡可以被旋轉(zhuǎn)向上運(yùn)動(dòng)的液體及時(shí)帶走，水流受到旋轉(zhuǎn)力的作用，緊貼內(nèi)螺紋槽壁面流動(dòng)，從而避免了汽泡在管子內(nèi)壁面上的積聚所形成的"汽膜提高自然循環(huán)安全性措施一、安全性指標(biāo)2）受熱最強(qiáng)管不發(fā)生傳熱惡化；3）回路循環(huán)倍率大于界限循環(huán)倍率，使循環(huán)具有自4）下降管入口不形成旋渦漏斗；5）各循環(huán)回路流速和循環(huán)倍率都在推薦范圍之內(nèi)。二、提高循環(huán)安全性措施二、提高循環(huán)安全性措施1）減少受熱不均、局部超溫；2）確定合適的上升管吸熱量；6）減少下降管阻力7）防止水冷壁管內(nèi)結(jié)垢8）避免變負(fù)荷速度過快或低負(fù)荷運(yùn)行第六節(jié)汽包的工作過程工質(zhì)加熱、蒸發(fā)、過熱的連接樞紐，把下降管、飽和蒸汽管、汽水導(dǎo)管等數(shù)量眾多的管子連接在一汽包中安裝有汽水分離裝置和連續(xù)排污裝置，用來儲(chǔ)存有一定數(shù)量的水和汽，因而具有蓄熱能力。在鍋爐工況變動(dòng)時(shí)，可以緩解汽壓的變化速度，有利汽包上裝有壓力表、水位計(jì)、事故放水門、安全閥等附屬設(shè)備，用來監(jiān)測汽包壓力和汽包水位，用以(2)在汽包的設(shè)計(jì)上采用環(huán)行夾套結(jié)構(gòu)。美國CE公司的控制循環(huán)鍋爐通常采用這種形式。這樣極大地減少了汽包的上下壁溫差，但是對至關(guān)重要的內(nèi)外壁溫差沒有能整個(gè)汽包壁只與汽水混合物一種工質(zhì)相接2、保證鍋爐安全運(yùn)行的措施由于汽包壁很厚，在鍋爐啟動(dòng)時(shí)，汽包壁上、下壁溫度差別很大。這一點(diǎn)在大型鍋爐上特別突出(1)嚴(yán)格控制汽包壁溫差，防止由于壁溫差過大引起過大的熱應(yīng)力。為此，在鍋爐上水時(shí)，進(jìn)水溫度一般小于