燃煤 燃油
界限循环倍率 Kjx
表 12－1 推荐循环倍率及界限循环倍率
2～3
4～6
10～12
14～16
20～200
35～240
160～420 185～670
45～65
15～25
7～15
4～8
Hale Waihona Puke 12～207～124～6
10～20
4～5
2～3
17～19 ≥800 4～6 3.5～5 1.1～1.5
3
12.1.2 循环回路的压差特性
第12章 自然循环锅炉水动力特性
12.1 自然水循环原理 12.1.1 自然循环回路的水动力基本方程 1. 循环回路 循环回路一般由下降管、上升管、锅筒、集箱及
其他部件所组成。 循环回路通常可分为简单回路和复杂回路。
0
1. 循环回路
并联的一组（根）下降管， 一组（根）几何结构尺寸及 吸热相同的上升管，及其他 部件所组成的独立循环系统
压差特性曲线的合成基于工质的物质平衡和作用于工质上 的力平衡两个基本原理。其合成规律为：稳定工况下，串 联回路时的流量相等，在相同流量下压差迭加；并联回路 的两端压差相等，在相同压差下流量迭加。
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（1）并联回路
图12-7 并联回路及其特性曲线
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（2）串联回路
图12-8 串联回路及其特性曲线
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所需要的原始数据分回路的结构特性和热力数据两类 。
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12.2.2 循环回路的压降计算
1.下降系统压差的计算 单相流体力学问题 2.上升系统压差的计算 单相及两相流体力学问题 各种阻力（摩擦、局部 ）的确定。
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12.2.3 水动力计算方法和步骤
根据热力计算结果及结构数据等 假定循环倍率，计算锅筒水的欠焓 确定工作点 求出循环倍率及锅筒水欠焓，与假定值比较 进行水循环可靠性校验，提出改进措施。
由一系列回路所组成，各 回路之间相互有联系，共 用其中的某一环节(如上升
管，下降管，锅筒)
图12-1 简单循环回路
图12-2 复杂循环回路 1一下降管；2一引入管；3一后墙水冷壁；4 一防渣管；5一引出管；6一前墙水冷壁；7一
侧墙水冷壁
1
2. 简单回路的水动力基本方程
稳定流动条件下，回路中任意一个截面上的作用力是平
衡的。 上升管压差Sss
下降管压差Sxj
简单回路的水动力
ss gh Pss xjgh Pxj
基本方程，这种计
Pa算方法称为压差法
hρΔ—sPs锅 s，s，筒ρΔ液x运jP—位xj动分—面分压别到别头为下为上S集上y升d箱升管中管和心和下高下降度降管，管中m中；工工质总质的阻的平力流均动密阻度力，，kgP/am运生为。3；动的基压水础头循进是环行循动水环力动回。力路以计中该算产式的
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。
用途：分析自然循环回路的工作原理及其影响因 素，确定回路的工作状态。
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1.简单回路的压差特性
图12-3 简单回路的压差特性及工作状态
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2.实际循环回路的压差特性
循环倍率小意味着上升管中的蒸汽含量大而循环流量小， 相应的循环流速w0也就小。当循环倍率小于某一界限值 Kjx时，由于水速很低而可能出现传热恶化，甚至循环流 速等于零或几乎为零，水循环发生停滞或形成自由水位， 从而可能导致蒸发管过烧损坏。
锅筒压力 P/MPa
锅炉蒸发量 D/t•h-1
推荐的循环倍率 K
xj ss xj ss
gh P P Pa 有效压头Sysxs
方法称为运动压头法
xj 下降管的
流动阻力
有效压头法
gh Pss Pxj
Pa
2
3. 自然循环的重要特征参数
循环流速、循环流量、质量含汽率和循环倍率等
循环倍率K是衡量锅炉水循环可靠性的重要指标之一。
每根蒸发管、每组管屏，每个循环回路以及整台锅炉都有 各自的循环倍率，其数值并不一定相等。
Zss
1
x
1
w02
2
0
当K大于某一界限循环倍率Kjx时，循环回路具有因上 升管吸热量q增加而使循环流量G0随之增加的能力， 称为自然循环回路的自补偿能力。
图12-5 上升管循环流量和吸热量的关系
7
12.1.3 循环回路工作点的确定方法
1. 确定循环回路工作点的图解法
图12－6 确定工作点的图解法
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12.3 自然水循环的可靠性
12.3.1 上升管内工质的流动停滞和倒流
考察上升管组引入锅筒水空间时的情况。由于并联上升蒸 发个管常组数的，各则管均在同一工作点的压差S0下工作，即S0是一
w2
Z为结构特参数，向上流动
h gh Z 2 vh S0 取正号，向下流动取负号。
若存在并联管的吸热不均匀性，在锅炉的自补偿能力范围 内，当某管受热弱时，该管中工质的平均密度增大，其重 位压降也增大；
(3)具有共同引入管不同引出管的复杂回路
图12-9 有共同引入管不同引出管的回路及其特性曲线
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12.2 自然循环水动力计算 12.2.1 水动力计算的目的和内容
目的：为锅炉设计或循环系统变动较大的改装锅炉确定最 佳的回路结构，校核锅炉受热面的工作可靠性，并提出提 高可靠性的措施。
内容和原则：① 确定循环流量或流速，循环倍率，循环 回路的各种压差以及可靠性指标；② 计算时的受热状况， 工质流速，压差等参数均为管组或回路的平均值，但在进 行安全性校验时，需按条件最差的管子进行；③ 锅炉在 通常的负荷变化范围内对水循环特性影响不大，通常只对 额定参数进行计算；④ 对结构特性和受热状况基本相同 的回路，可选其中一个回路进行计算。
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2. 复杂回路的压差特性曲线和工作点
其主要步骤为：①利用简单回路绘制压差特性曲线的方法， 通过计算作出各管组或管子在一定条件下的压差特性曲线； ②寻找所有回路的共同部分，将各曲线合成，得出整个系 统的总特性曲线，并求出回路的总工作点；③再按相反的 秩序或通过分析，从总工作点反推求得各管组或管子压差 特性曲线的工作点。
Sss
gh
Z
w02
2
1
x
1
Z
l d
图12-4 上升管压差与吸热量的关系
6
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 。
(
)gh Zxj