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1、河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 1第十一章第十一章 控制流动锅炉控制流动锅炉uu11、控制循环锅炉及特点控制循环锅炉及特点uu22、直流锅炉直流锅炉及特点及特点uu33、复合循环复合循环锅炉锅炉及特点及特点uu44、直流锅炉的流动特性直流锅炉的流动特性uu55、沸腾传热恶化及其防止措施沸腾传热恶化及其防止措施uu66、超临界压力锅炉介绍超临界压力锅炉介绍河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 2锅炉分类(复习复习)自然循环锅炉：依靠汽水密度差推动自然循环锅
2、炉：依靠汽水密度差推动 工质在炉膛受热面内循环。工质在炉膛受热面内循环。强制循环锅炉：强制循环锅炉：依靠外力（水泵）的推依靠外力（水泵）的推动使工质在炉膛受热面内循环。动使工质在炉膛受热面内循环。直流锅炉：直流锅炉：工质在管内一次通过并变成工质在管内一次通过并变成热蒸汽。热蒸汽。河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 3强制循环锅炉纵剖面布置图河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 4上上海海外外高高桥桥9 90 00 0MMWW超超临临界界煤煤粉粉锅锅炉炉河南农
3、业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 5锅炉设备整体布置图片河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 6锅炉设备整体布置图片河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 71控制循环锅炉及特点控制循环锅炉及特点1、控制循环锅炉及特点2、低循环倍率锅炉1/2河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 8控制循环锅炉及特点控制循环锅炉控制循环锅炉有汽包，
4、循环回路下降管系统增设循环泵，工质流动的有汽包，循环回路下降管系统增设循环泵，工质流动的动力为循环泵的压头和工质重位差动力为循环泵的压头和工质重位差 可采用小直径水冷壁，水冷壁可自由布置。可采用小直径水冷壁，水冷壁可自由布置。采用体积较小的高效分离器，可减小汽包直径。采用体积较小的高效分离器，可减小汽包直径。工质质量流速较高，循环倍率较工质质量流速较高，循环倍率较自然循环自然循环小，一般为小，一般为3 5；循环稳定，不易出现循环异常，但可能出现流动不循环稳定，不易出现循环异常，但可能出现流动不稳定、脉动。稳定、脉动。工质强制流动，可使各承压部件均匀受热或冷却，缩工质强制流动，可使各承压部件均匀
5、受热或冷却，缩短锅炉启停时间。短锅炉启停时间。1/2压力增至一定值，汽水密度差压力增至一定值，汽水密度差-”下降，运动压头下降；汽水分离困难，下降，运动压头下降；汽水分离困难，必然取消汽包。主要有必然取消汽包。主要有直流锅炉直流锅炉、控制循环锅炉控制循环锅炉和和复合循环锅炉复合循环锅炉三种三种河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 92直流锅炉结构与直流锅炉结构与工作原理工作原理 1 1、直流锅炉结构与工作原理、直流锅炉结构与工作原理 2 2、直流锅炉工作特点、直流锅炉工作特点3、带启动分离器的启动系统带启动分离器的启动系统 4
6、 4、直流锅炉结构(早期早期)5、现代直流锅炉采用的形式现代直流锅炉采用的形式现代直流锅炉采用的形式现代直流锅炉采用的形式河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 10直流锅炉结构与工作原理直直流流锅锅炉炉没没有有汽汽包包，给给水水在在给给水水泵泵压压头头的的作作用用下下，顺顺序序流流过过热热水水段段、蒸蒸发发段段和和过过热热段段受受热热面面一一次次将将给给水水全全部部变变成成过过热热蒸蒸汽汽，蒸蒸发发区区循环倍率循环倍率K K=1=1。u热热水水段段:水水的的焓焓和和温温度度逐逐渐渐增增高高，比比容容略略有有加加大大，压压力力则
7、则由由于于流流动动阻阻力力而有所降低。而有所降低。u蒸蒸发发段段:汽汽水水混混合合物物的的焓焓继继续续提提高高，比比容容急急剧剧增增加加，压压力力降降低低较较快快，相相应应的的饱饱和温度随着压力的降低也降低一些。和温度随着压力的降低也降低一些。沿管子长度方向工质参数变化情况：沿管子长度方向工质参数变化情况：u过过热热段段:蒸蒸汽汽焓焓、温温度度和和比比容容均均增增大大，压力由于流动阻力较大而下降更快。压力由于流动阻力较大而下降更快。1/4河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 11直流锅炉工作特点加热、蒸发和过热受热面没加热、蒸
8、发和过热受热面没有固定的界限，汽温变化大。有固定的界限，汽温变化大。如减小给水量，开始沸腾点前如减小给水量，开始沸腾点前移，过热段长度移，过热段长度L3 3增大，过热汽增大，过热汽温上升。温上升。无汽包，无下降管，水冷壁无汽包，无下降管，水冷壁可采用小管径，耗钢少；但电可采用小管径，耗钢少；但电耗相对较大；水冷壁可自由布耗相对较大；水冷壁可自由布置，适用于任何压力。置，适用于任何压力。2/4河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 12专门的启动系统专门的启动系统以便在启动时有足够的水量通过蒸发受热面，保以便在启动时有足够的水量通
9、过蒸发受热面，保护管壁不致被烧坏护管壁不致被烧坏直流锅炉直流锅炉工作特点工作特点对燃料、给水和空气的自动控制及调节要求较高对燃料、给水和空气的自动控制及调节要求较高直流锅炉的水容积直流锅炉的水容积及相应蓄热能力小，对负荷变动较敏感；工质预热、蒸发和过热段间无及相应蓄热能力小，对负荷变动较敏感；工质预热、蒸发和过热段间无固定界限，若燃料、给水比例失调，不能保证供给合格蒸汽固定界限，若燃料、给水比例失调，不能保证供给合格蒸汽启启动动和和停停炉炉速速度度比比较较快快直直流流锅锅炉炉没没有有厚厚壁壁的的汽汽包包，起起动动和和停停炉炉过过程中锅炉各部分加热和冷却均匀程中锅炉各部分加热和冷却均匀3/4河南
10、农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 13直流锅炉工作特点无自补偿能力无自补偿能力蒸发受热面可能出现流动不稳定、脉动、热偏差，危及锅炉安全运行，蒸发受热面可能出现流动不稳定、脉动、热偏差，危及锅炉安全运行，可采用在蒸发管进口加装节流圈等措施可采用在蒸发管进口加装节流圈等措施管内换热处于膜态沸腾状态下，管壁可能超温破坏管内换热处于膜态沸腾状态下，管壁可能超温破坏直流锅炉蒸发直流锅炉蒸发受热面中，水要从开始沸腾一直到完全蒸发受热面中，水要从开始沸腾一直到完全蒸发汽包锅炉中由于循环倍率高，蒸发受热面出口的蒸汽含量汽包锅炉中由于循环倍率高
11、，蒸发受热面出口的蒸汽含量X X 较较低，低，管内换热属于泡状沸腾，壁温可得到充分冷却管内换热属于泡状沸腾，壁温可得到充分冷却对给水品质的要求很高对给水品质的要求很高无无汽包，不能进行连续排污汽包，不能进行连续排污4/4河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 14带启动分离器的启动系统河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 15带带带带启启启启动动动动分分分分离离离离器器器器的的的的启启启启动动动动系系系系统统统统河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/
12、1/8Principles of BoilerPage 16分分分分离离离离器器器器贮贮贮贮水水水水箱箱箱箱河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 17汽水分离器与贮水箱汽水分离器与贮水箱汽水分离器与贮水箱汽水分离器与贮水箱的连接的连接的连接的连接 分离器分离器：汽水混合物沿筒体切向汽水混合物沿筒体切向进入分离器后，旋转形成的离心进入分离器后，旋转形成的离心力使汽水分离力使汽水分离。贮贮水箱水箱：收集分离器的排水：收集分离器的排水。河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerP
13、age 18直流锅炉结构(早期)水平围绕管圈式水平围绕管圈式拉姆辛式；拉姆辛式；垂直管屏式垂直管屏式本生式；本生式；多行程回带管屏式多行程回带管屏式苏尔寿式。苏尔寿式。河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 19蒸发受热面主要形式蒸发受热面主要形式早期采用的形式早期采用的形式本生型，即多次串联垂直上升管屏式本生型，即多次串联垂直上升管屏式苏尔寿式，即多行程迂回管屏式苏尔寿式，即多行程迂回管屏式拉姆辛型，即水平围绕上升管圈式拉姆辛型，即水平围绕上升管圈式 河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles
14、 of BoilerPage 20拉姆辛式直流炉的主要优缺点无中间联箱、下降管，金属耗量小；蒸发受热面进口有节流管圈；水动力稳定，热偏差小；疏排水方便，适用于滑压运行。现场组装工作量大；膨胀问题不容易解决。主主要要优优点点主主要要缺缺点点河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 21垂直管屏式本生式河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 22本生式锅炉简图河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 23本
15、生式直流炉的优缺点有炉外下降管与中间联箱；有炉外下降管与中间联箱；管系简单，现场组合率高，制造方便；管系简单，现场组合率高，制造方便；容易消除热偏差。容易消除热偏差。n金属耗量较大；金属耗量较大；n滑压运行的适应性较差。滑压运行的适应性较差。优优点点缺缺点点河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 24多行程回带管屏苏尔寿式垂直回垂直回带管屏带管屏水平回水平回带管屏带管屏河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 25多行程回带管屏苏尔寿式锅炉垂直垂直回带回带管屏管屏水
16、平水平回带回带管屏管屏河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 261-水平回带管屏；水平回带管屏；2-垂直回带管屏；垂直回带管屏；3-过热蒸汽出口；过热蒸汽出口；4-过热器；过热器；5-外置式过渡区；外置式过渡区；6-省煤器；省煤器；7-给水入口；给水入口；8-空气预热器；空气预热器；9-烟气出口烟气出口回带管屏式河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 271-垂直管屏；垂直管屏；2-过热器；过热器；3-外置式过渡区；外置式过渡区；4-省煤器；省煤器；5-空气预热
17、器；空气预热器；6-给水如口；给水如口；7-过热蒸汽出口；过热蒸汽出口；8-烟气出口烟气出口垂直上升管屏式 河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 28多行程回带管屏直流炉的优缺点无炉外下降管，中间混合联箱少；无炉外下降管，中间混合联箱少；金属耗量少，布置方便。金属耗量少，布置方便。n管子长，热偏差很大；管子长，热偏差很大；n制造难度较大；制造难度较大；n垂直回带管屏疏排水不方便；垂直回带管屏疏排水不方便；n水动力稳定性差。水动力稳定性差。优优点点缺缺点点河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principle
18、s of BoilerPage 29现代直流锅炉采用的形式现代直流锅炉采用的形式现代直流锅炉采用的形式现代直流锅炉采用的形式 锅炉向大容量、高参数发展；采用膜式壁；滑参运行和给水锅炉向大容量、高参数发展；采用膜式壁；滑参运行和给水 处理技术发展。直流锅炉形式有了很大变化。处理技术发展。直流锅炉形式有了很大变化。一次垂直上升管屏式（一次垂直上升管屏式（UP型）型）炉膛下部多次上升、炉膛上部一次上升管屏式（炉膛下部多次上升、炉膛上部一次上升管屏式（FW型）型）螺旋围绕上升管屏式螺旋围绕上升管屏式 河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPag
19、e 30螺旋围绕上升管屏式河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 31垂直水冷壁垂直水冷壁（内螺纹管）（内螺纹管）螺旋管水冷壁螺旋管水冷壁（光管）（光管）垂直管圈与螺旋管圈水冷壁比较河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 323 复合循环锅炉复合循环锅炉1、复合循环工作原理2、低倍率复合循环锅炉直流锅炉：直流锅炉：G=DG=D,D G,但是炉膛热负荷下降缓慢但是炉膛热负荷下降缓慢为保证水冷壁管得到足够冷却，直流锅炉最低负荷一般为保证水冷壁管得到足够冷却，直流锅炉最
20、低负荷一般为额定负荷的为额定负荷的25-30%。保证低负荷时水冷壁安全保证低负荷时水冷壁安全额定负荷时工质质量流速额定负荷时工质质量流速必然很高必然很高阻力大阻力大启动时，流量也要维持启动时，流量也要维持25-35%额定值额定值工质和热量工质和热量损失也很大损失也很大河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 33复合循环工作原理1/3复合循环与控制循环的区别复合循环与控制循环的区别没有汽包，代之以简单的汽水分离器没有汽包，代之以简单的汽水分离器复合循环与直流锅炉的区别复合循环与直流锅炉的区别在在省省煤煤器器和和水水冷冷壁壁之之间间
21、装装设设循循环环泵泵、混混合合器器和和分分配配器器等等，依依靠靠锅锅水水循循环环泵泵压压头头将将蒸蒸发发受受热热面面出出口口的的部部分分或或全全部部工工质质进进行行再再循循环环，蒸蒸发发系系统统中中除除直流流量外，还有循环泵提供的循环流量直流流量外，还有循环泵提供的循环流量 复合循环包括：低循环倍率复合循环复合循环包括：低循环倍率复合循环 和和 部分部分负荷复合循环两种负荷复合循环两种河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 34低倍率复合循环锅炉u低低倍倍率率复复合合循循环环锅锅炉炉又又称称全全负荷复合循环锅炉。负荷复合循环锅炉
22、。控控制制阀阀只只起起节节流流作作用用，在在整整个个负负荷荷范范围围内内，投投入入循循环环泵泵运运行行，实实现现再再循循环环。水水冷冷壁壁工工质质出出口口平平均均干干度度小小于于1 1，循循环环倍倍率率约约为为1.21.2 1.41.4。u低低倍倍率率复复合合循循环环锅锅炉炉多多用用于于亚临界参数。亚临界参数。1-1-省煤器；省煤器；2-2-混合器；混合器；3-3-循环泵；循环泵；4-4-控制阀；控制阀；5-5-节流圈；节流圈；6-6-水冷壁；水冷壁；7-7-汽水分离器汽水分离器 2/3河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 3
23、5低循环倍率锅炉u循环倍率K=1.5，循环水量少。u没有大直径的汽包，只有置于炉外的汽水分离器，循环倍率低。u适用于亚临界压力锅炉。2/2河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 361-1-省煤器；省煤器；2-2-混合器；混合器；3-3-循环泵；循环泵；4-4-控制阀；控制阀；5-5-节流圈；节流圈；6-6-水冷壁；水冷壁；7-7-汽水分离器汽水分离器 部分负荷复合循环锅炉u部部分分负负荷荷复复合合循循环环锅锅炉炉用用控控制制阀进行循环方式的切换阀进行循环方式的切换在在一一定定负负范范围围内内开开启启控控制制阀阀，按按再循环方式
24、运行。再循环方式运行。当当锅锅炉炉负负荷荷达达一一定定值值（3030 70%70%额额定定负负荷荷）后后，关关闭闭控控制制阀阀，循循环环泵泵作作为为给给水水泵泵起起增增压压作作用用，按按直直流流锅锅炉方式运行。炉方式运行。保保证证低低负负荷荷下下必必须须的的工工质质质质量量流流速；降低高负荷下的流动阻力。速；降低高负荷下的流动阻力。u部部分分负负荷荷复复合合循循环环锅锅炉炉适适用用于于亚临界及超临界参数亚临界及超临界参数3/3河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 374直流锅炉的流动特性直流锅炉的流动特性u1 1、超临界压力下
25、工质的特性超临界压力下工质的特性uu2 2、水动力不稳定性（多值性）、水动力不稳定性（多值性）uu3 3、水平管圈、水平管圈uu4 4、水动力不稳定性产生原因、水动力不稳定性产生原因uu5 5、影响因素、影响因素uu6 6、垂直管圈水动力特性、垂直管圈水动力特性uu7 7、超临界压力下水动力特性、超临界压力下水动力特性uu8 8、蒸发受热面中流体脉动现象、蒸发受热面中流体脉动现象uu9 9、脉动的特点、脉动的特点uu1010、脉动的危害、脉动的危害uu1111、脉动产生机理、脉动产生机理uu1212、消除脉动措施、消除脉动措施uu1313、蒸发受热面中热偏、蒸发受热面中热偏差定义差定义uu14
26、14、热偏差的危害、热偏差的危害uu1515、热偏差的影响因素、热偏差的影响因素uu1616、热偏差的消除及减、热偏差的消除及减轻措施轻措施河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 38直流锅炉的流动特性u直流锅炉与自然循环锅炉生产过程的主要直流锅炉与自然循环锅炉生产过程的主要差别在锅内过程，而炉内过程基本相同。差别在锅内过程，而炉内过程基本相同。u炉膛蒸发受热面内工质流动特性不同。炉膛蒸发受热面内工质流动特性不同。u两相流体的水动力不稳定性两相流体的水动力不稳定性u并联管圈的流体脉动现象并联管圈的流体脉动现象u热偏差热偏差河南农
27、业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 39uu 超临界指工质参数超临界指工质参数超临界指工质参数超临界指工质参数 临界参数临界参数临界参数临界参数临界压力临界压力临界压力临界压力P Pc c 22.129 22.129 MPaMPa临界温度临界温度临界温度临界温度t t c c 374.15374.15 uu 加加加加热过热过热过热过程程程程：未未未未饱饱饱饱和水和水和水和水干干干干饱饱饱饱和蒸汽和蒸汽和蒸汽和蒸汽 过热过热过热过热蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽 超临界压力下工质的特性河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Pri
28、nciples of BoilerPage 40uu 主要主要主要主要工质物性参数工质物性参数工质物性参数工质物性参数 变化规律变化规律l超临界压力下定压比热超临界压力下定压比热Cp具有最大值时的温度为具有最大值时的温度为拟临界拟临界温度温度或或类临界温度。类临界温度。l在在临界温度临界温度和和类临界温度类临界温度附近，工质的各主要参数发生附近，工质的各主要参数发生比较大的变化。比容比较大的变化。比容(密度密度)变化很大。变化很大。超临界压力下工质的特性河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 41超临界压力下工质的特性河南农业大
29、学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 42uu定义：一定热负荷下，强制流动受热管圈中工质质量定义：一定热负荷下，强制流动受热管圈中工质质量定义：一定热负荷下，强制流动受热管圈中工质质量定义：一定热负荷下，强制流动受热管圈中工质质量流量流量流量流量GG与流动压降与流动压降与流动压降与流动压降 PP之间的关系。之间的关系。之间的关系。之间的关系。水动力特性管内工质流动阻力管内工质流动阻力管内工质流动阻力管内工质流动阻力 P P lz lz=P P m m+P Pjbjb流动阻力流动阻力流动阻力流动阻力+重位压头重位压头重位压头重位压头+加速
30、压降（总压降的加速压降（总压降的加速压降（总压降的加速压降（总压降的3.5%3.5%，可忽略），可忽略），可忽略），可忽略）河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 43强制流动水动力特性关系式如果一个压降P对应只有一个流量G，这样的水动力曲线是稳定的（单值的）。一个压降对应二到三个流量，称为水动力不稳定性（多值性）河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 44uu当蒸发受热面当蒸发受热面当蒸发受热面当蒸发受热面进出联箱两端压差一定进出联箱两端压差一定进出联箱两端压差
31、一定进出联箱两端压差一定的条件下，管内的条件下，管内的条件下，管内的条件下，管内可能出现可能出现可能出现可能出现多种不同的流量多种不同的流量多种不同的流量多种不同的流量，即水动力特性出现多值性，即水动力特性出现多值性，即水动力特性出现多值性，即水动力特性出现多值性，这样的流动特性就是不稳定的。这样的流动特性就是不稳定的。这样的流动特性就是不稳定的。这样的流动特性就是不稳定的。uu危害：流量小的管子，管内对流换热系数小，冷却差，危害：流量小的管子，管内对流换热系数小，冷却差，危害：流量小的管子，管内对流换热系数小，冷却差，危害：流量小的管子，管内对流换热系数小，冷却差，管壁温度高，有可能造成炉管
32、失效损坏。管壁温度高，有可能造成炉管失效损坏。管壁温度高，有可能造成炉管失效损坏。管壁温度高，有可能造成炉管失效损坏。水动力不稳定性（多值性）河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 45uu水平围绕上升管带、螺旋式和水平迂回管屏式水平围绕上升管带、螺旋式和水平迂回管屏式水平围绕上升管带、螺旋式和水平迂回管屏式水平围绕上升管带、螺旋式和水平迂回管屏式水冷壁可按水平布置管圈来分析水冷壁可按水平布置管圈来分析水冷壁可按水平布置管圈来分析水冷壁可按水平布置管圈来分析uu管圈长度远大于高度，管圈长度远大于高度，管圈长度远大于高度，管圈长度
33、远大于高度，忽略后者，忽略后者，忽略后者，忽略后者uu压降与压降与压降与压降与 成正比成正比成正比成正比水平管圈（水平蒸发受热面）河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 46特性曲线特性曲线Ob段，此时G值小，管子出口为过热蒸汽，G，平均比体积v，但下降幅度小，G 占优势，P随G 而增加。bc段，G继续，v，G 占优势不明显，P随G 而增加，但增加会缓慢。cd段，G继续，蒸汽量逐渐趋于0，v ，v 占优势，P随G 而下降D点后，管内产汽量为0,单相状态，G对v无影响，因此P随G 而增加。河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2
34、023/1/8Principles of BoilerPage 47水动力不稳定性产生原因l随着随着随着随着G 增加，增加，Lrs增加，增加，Lzf减小，使得减小，使得D减小，相应的减小，相应的v也减小也减小；lP取决于G与v的变化幅度大的一个。即：l如果如果v减小影响程度比减小影响程度比G 增加影响程度大。增加影响程度大。随着随着随着随着G 增加，增加，P P减小减小减小减小l如果如果v减小影响程度比减小影响程度比G 增加影响程度小。增加影响程度小。随着随着随着随着G 增加，增加，P P增大增大增大增大l根本原因：蒸汽与水的比体积或密度不同根本原因：蒸汽与水的比体积或密度不同根本原因：蒸汽与
35、水的比体积或密度不同根本原因：蒸汽与水的比体积或密度不同河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院水平蒸发管为例 图图13-2水平蒸发管水动力多值性曲线水平蒸发管水动力多值性曲线 河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 49影响因素影响因素影响因素：影响因素：影响因素：影响因素：l l工质进口欠焓工质进口欠焓工质进口欠焓工质进口欠焓l l压力压力压力压力l l热负荷热负荷热负荷热负荷l l热水段阻力热水段阻力热水段阻力热水段阻力河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院（1）入口水的欠焓的影响）入口水的欠焓的影响欠焓为零，欠焓为零，
36、A=0，单调，单调二次曲线，绝对稳定二次曲线，绝对稳定河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院（2）压力对水动力特性多值性的影响）压力对水动力特性多值性的影响P，稳定性增，稳定性增强。原因：密强。原因：密度差度差，比容，比容变化减小。变化减小。对超临界，存在大对超临界，存在大比热区，比容变化比热区，比容变化剧烈。须要求最低剧烈。须要求最低质量流速。质量流速。河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院（3）热负荷的影响）热负荷的影响热负荷增加，三次项系数A减小，一次项系数C增大，曲线变陡，趋向稳定。原因：提高热负荷，相当于减小了工质欠焓的影响，能使管中产生更多的蒸汽，削弱了比容变化的影响，压差上升
37、较快。压力降低，不稳定范围变大。河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 53u影响因素影响因素l l工质进口欠焓工质进口欠焓工质进口欠焓工质进口欠焓l l压力压力压力压力l l热负荷热负荷热负荷热负荷l l热水段阻力热水段阻力热水段阻力热水段阻力u解决办法解决办法l l减少蒸发受热面（水冷壁）入口欠焓减少蒸发受热面（水冷壁）入口欠焓减少蒸发受热面（水冷壁）入口欠焓减少蒸发受热面（水冷壁）入口欠焓 l l提高蒸发受热面的压力提高蒸发受热面的压力提高蒸发受热面的压力提高蒸发受热面的压力 l l提高水冷壁入口的质量流速提高水冷壁入口的
38、质量流速提高水冷壁入口的质量流速提高水冷壁入口的质量流速 l l水冷壁入口处装节流圈水冷壁入口处装节流圈水冷壁入口处装节流圈水冷壁入口处装节流圈 河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 54uu垂直管屏的水动力特性，必须考虑重位压差的影响。垂直管屏的水动力特性，必须考虑重位压差的影响。垂直管屏的水动力特性，必须考虑重位压差的影响。垂直管屏的水动力特性，必须考虑重位压差的影响。重位压差的影响对水动力特性的影响重位压差的影响对水动力特性的影响重位压差的影响对水动力特性的影响重位压差的影响对水动力特性的影响有利于有利于水动力特水动力特
39、性趋向稳定性趋向稳定。l当质量流速增加时，重位压差的影响减少，水动力特当质量流速增加时，重位压差的影响减少，水动力特性趋向于水平管圈的水动力特性性趋向于水平管圈的水动力特性;l当质量流速小时，重位压差的影响大，水动力特性趋当质量流速小时，重位压差的影响大，水动力特性趋向于自然循环管子的水动力特性向于自然循环管子的水动力特性。垂直管圈水动力特性河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 55uu在大比热区在大比热区在大比热区在大比热区考虑到管内工质沿截面的不等温性；在大比热区温度的微考虑到管内工质沿截面的不等温性；在大比热区温度的微考
40、虑到管内工质沿截面的不等温性；在大比热区温度的微考虑到管内工质沿截面的不等温性；在大比热区温度的微小变化会引起小变化会引起小变化会引起小变化会引起动力粘度较大动力粘度较大动力粘度较大动力粘度较大的变化，从而引起摩擦阻力系的变化，从而引起摩擦阻力系的变化，从而引起摩擦阻力系的变化，从而引起摩擦阻力系数较大的变化，也有可能出现水动力多值性的问题。数较大的变化，也有可能出现水动力多值性的问题。数较大的变化，也有可能出现水动力多值性的问题。数较大的变化，也有可能出现水动力多值性的问题。超临界压力下水动力特性河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of Boiler
41、Page 56u在两端管屏两端压差相同，当给水量和流出量总量基本在两端管屏两端压差相同，当给水量和流出量总量基本在两端管屏两端压差相同，当给水量和流出量总量基本在两端管屏两端压差相同，当给水量和流出量总量基本不变的情况下，管屏里管子流量随时间作周期性波动，不变的情况下，管屏里管子流量随时间作周期性波动，不变的情况下，管屏里管子流量随时间作周期性波动，不变的情况下，管屏里管子流量随时间作周期性波动，这种现象称为这种现象称为这种现象称为这种现象称为管间脉动管间脉动管间脉动管间脉动。动态动态不稳定水动力特性不稳定水动力特性不稳定水动力特性不稳定水动力特性：脉动脉动脉动脉动静态静态不稳定水动力特性不稳
42、定水动力特性不稳定水动力特性不稳定水动力特性：多值性多值性多值性多值性u脉动种类脉动种类脉动种类脉动种类l l 整体脉动整体脉动整体脉动整体脉动l l屏间（屏带或管屏）脉动屏间（屏带或管屏）脉动屏间（屏带或管屏）脉动屏间（屏带或管屏）脉动 l l管间脉动管间脉动管间脉动管间脉动蒸发受热面中流体的脉动现象河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 57l l管屏两端压差相同的情况下，管屏间管子中的有些流量管屏两端压差相同的情况下，管屏间管子中的有些流量管屏两端压差相同的情况下，管屏间管子中的有些流量管屏两端压差相同的情况下，管屏间管子
43、中的有些流量在增加，另外一些管子的流量减少。在增加，另外一些管子的流量减少。在增加，另外一些管子的流量减少。在增加，另外一些管子的流量减少。l l同一根管子，给水量随时间作周期性波动，蒸发量也随同一根管子，给水量随时间作周期性波动，蒸发量也随同一根管子，给水量随时间作周期性波动，蒸发量也随同一根管子，给水量随时间作周期性波动，蒸发量也随时间作周期性波动，它们的波动相位差为时间作周期性波动，它们的波动相位差为时间作周期性波动，它们的波动相位差为时间作周期性波动，它们的波动相位差为180180。l l脉动是不衰减的脉动是不衰减的脉动是不衰减的脉动是不衰减的。l l对于垂直上升管屏，也有管间脉动现象
44、发生对于垂直上升管屏，也有管间脉动现象发生对于垂直上升管屏，也有管间脉动现象发生对于垂直上升管屏，也有管间脉动现象发生 。且对脉动且对脉动且对脉动且对脉动更敏感，更加严重更敏感，更加严重更敏感，更加严重更敏感，更加严重。脉动的特点河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 58脉动的特点河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 59l l发生这种管间脉动时发生这种管间脉动时发生这种管间脉动时发生这种管间脉动时，热水段、蒸发段、过热段都在作热水段、蒸发段、过热段都在作周期
45、性波动，在交界处附近壁温周期性变化，最大波动周期性波动，在交界处附近壁温周期性变化，最大波动甚至达到甚至达到150，因而使管子产生因而使管子产生疲劳破坏疲劳破坏。l l并联各管会出现很大的热偏差并联各管会出现很大的热偏差并联各管会出现很大的热偏差并联各管会出现很大的热偏差，当超过容许的热偏差值，当超过容许的热偏差值，当超过容许的热偏差值，当超过容许的热偏差值时，也将使管子超温过热而损坏时，也将使管子超温过热而损坏时，也将使管子超温过热而损坏时，也将使管子超温过热而损坏。脉动的危害河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 60l l
46、脉动现象脉动现象脉动现象脉动现象当流量当流量当流量当流量GG大时，蒸发量大时，蒸发量大时，蒸发量大时，蒸发量D D小；流量小；流量小；流量小；流量GG小时，蒸发量小时，蒸发量小时，蒸发量小时，蒸发量D D大。大。大。大。l l脉动现象解释脉动现象解释脉动现象解释脉动现象解释在管子中间某一点一定存在着一个压力峰。当某点压力在管子中间某一点一定存在着一个压力峰。当某点压力在管子中间某一点一定存在着一个压力峰。当某点压力在管子中间某一点一定存在着一个压力峰。当某点压力PP高时，进水端压差高时，进水端压差高时，进水端压差高时，进水端压差（P P1 1-P-P）下降，流量下降，流量下降，流量下降，流量G
47、 G减少，当减少，当减少，当减少，当PP大大增加时，可能引起水倒流；出口端压差大大增加时，可能引起水倒流；出口端压差大大增加时，可能引起水倒流；出口端压差大大增加时，可能引起水倒流；出口端压差（P-PP-P2 2 ）增加，蒸发量增加，蒸发量增加，蒸发量增加，蒸发量D D增大。增大。增大。增大。当某点压力下降时，进水端压差增加，流量当某点压力下降时，进水端压差增加，流量当某点压力下降时，进水端压差增加，流量当某点压力下降时，进水端压差增加，流量G G增加；出增加；出增加；出增加；出口端压差减小，口端压差减小，口端压差减小，口端压差减小，D D减小。减小。减小。减小。脉动产生机理河南农业大学机电学
48、院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 61uu增大管内工质质量流量增大管内工质质量流量增大管内工质质量流量增大管内工质质量流量 w。uu增大热水段阻力增大热水段阻力增大热水段阻力增大热水段阻力 加节流圈；采用逐步扩大的管径（省加节流圈；采用逐步扩大的管径（省煤器采用较小管径）煤器采用较小管径）。uu减少蒸发段阻力减少蒸发段阻力减少蒸发段阻力减少蒸发段阻力 增加呼吸联箱，使压力均衡。增加呼吸联箱，使压力均衡。uu合适的压力和热负荷合适的压力和热负荷合适的压力和热负荷合适的压力和热负荷。消除脉动措施河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/
49、1/8Principles of BoilerPage 62并列管组中各管，因为各管子的结构尺寸、内部阻力系并列管组中各管，因为各管子的结构尺寸、内部阻力系并列管组中各管，因为各管子的结构尺寸、内部阻力系并列管组中各管，因为各管子的结构尺寸、内部阻力系数和热负荷可能各不相同，因此每根管子中蒸汽的焓增数和热负荷可能各不相同，因此每根管子中蒸汽的焓增数和热负荷可能各不相同，因此每根管子中蒸汽的焓增数和热负荷可能各不相同，因此每根管子中蒸汽的焓增也就不同，这种现象叫做也就不同，这种现象叫做也就不同，这种现象叫做也就不同，这种现象叫做热偏差热偏差热偏差热偏差。热偏差系数热偏差系数热偏差系数热偏差系数蒸
50、发受热面中热偏差定义河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2023/1/8Principles of BoilerPage 63l l直流锅炉工质在水冷壁中全部蒸发，热偏差会对传热恶直流锅炉工质在水冷壁中全部蒸发，热偏差会对传热恶直流锅炉工质在水冷壁中全部蒸发，热偏差会对传热恶直流锅炉工质在水冷壁中全部蒸发，热偏差会对传热恶化造成很大的影响，且化造成很大的影响，且化造成很大的影响，且化造成很大的影响，且水冷壁出口工质温度已过热水冷壁出口工质温度已过热水冷壁出口工质温度已过热水冷壁出口工质温度已过热，所，所，所，所以水冷壁热偏差对水冷壁管子安全有很大的影响，不可以水冷壁热偏差对水冷壁管子安全有