水循環及蒸汽凈化任務1：蒸發設備的構成任務2：自然水循環原理與可靠性指標單元一自然水循環原理任務2：自然水循環原理與可靠性指標

1.自然水循環原理

2.自然水循環工作的可靠性指標學習單元一自然水循環原理二、自然水循環原理與可靠性指標

水冷壁吸收爐內熱量，使部分水蒸發，形成汽水混合物；而下降管內是水。下降管中水的密度大于水冷壁中汽水混合物的密度，在下聯箱兩側產生壓力差推動工質在水冷壁中向上流動，在下降管中向下流動，形成自然水循環。

學習單元一自然水循環原理1.自然水循環原理

學習單元一自然水循環原理

學習單元一自然水循環原理

在水循環穩定流動時，下聯箱中心線A-A兩側的壓力相等。自然水循環因工質的速度壓頭相對較小而忽略，這樣兩側壓力為汽包壓力、工質的重位壓頭和流動阻力三者的代數和。即

Pqb+h

xjg

(

Pld)j=Pqb+h

sg+(

Pld)sPa

式中Pqb

汽包壓力，Pa；

(

Pld)j、(

Pld)s

下降管、上升管的流動阻力，Pa；

h

循環回路的高度，m；

xj、

s

下降管、上升管內工質的平均密度，kg/m3；

g

重力加速度，9.81m/s2。學習單元一自然水循環原理

學習單元一自然水循環原理

約去式中等式兩側的汽包壓力Pqb，則得：

h

xjg

(

Pld)j=h

sg+(

Pld)sPa若以

Pj和

Ps分別表示下降管側與上升管側的總壓差，則上式變為：

Pj=

PsPa以上兩式均稱為自然水循環回路的壓差公式。學習單元一自然水循環原理

壓差公式說明：穩定流動時，下降管側的總壓差等于上升管側的總壓差。

h(

xj

s)g=(

Pld)j+(

Pld)sPa

公式的左端稱為循環回路的運動壓頭，用Pyd表示，即

Pyd=h(

xj

s)gPa運動壓頭是在一定高度的循環回路中，由下降管內水柱重與上升管內汽水混合物柱重之差產生的。它表示自然水循環的推動力。學習單元一自然水循環原理

循環回路的總阻力，用

Pld表示，即

Pld=(

Pld)j+(

Pld)sPa則也可寫為：

Pyd=

PldPa上式稱為運動壓頭公式它說明在穩定的自然水循環流動時，運動壓頭正好用來克服循環回路的流動阻力。這個平衡，表示了有一穩定的循環流速。學習單元一自然水循環原理

運動壓頭的大小取決于：循環回路的高度h和下降管上升管之間工質的密度差(

xj

s)。當增加循環回路高度或上升管受熱增強時，運動壓頭增大；若下降管帶汽，下降管內工質的平均密度減小，運動壓頭將減小。自然水循環鍋爐的最高工作壓力為19~20MPa左右。壓力再高必須采用強迫流動，利用水泵的壓頭來推動工質流動。學習單元一自然水循環原理

反映自然水循環工作可靠性的指標主要有循環流速和循環倍率。

循環流速是指在循環回路中，按工作壓力下飽和水密度折算的上升管入口處的水流速，用

0表示。循環流速直接反映了管內流動的工質將管外傳入熱量和所產生汽泡帶走的能力。循環流速越大，進入水冷壁的水量越多，從管壁帶走的熱量及汽泡也越多，對管壁的冷卻條件也越好。循環流速雖然反映了流經整個管子的水流快慢，但它是按上升管入口水量計算的。但僅靠循環流速并不能完全表明循環工作的安全性。學習單元一自然水循環原理2.自然水循環工作的可靠性指標

循環倍率在循環回路中，進入上升管的水量G與上升管出口產生的蒸汽量D之比，稱為循環倍率K。

K=G／D循環倍率說明上升管中每產生1kg的蒸汽，需要進入上升管的循環水量或進入上升管的循環水量需要經過多少次循環才能全部變成蒸汽。循環倍率K的倒數稱為上升管出口汽水混合物的質量含汽率或干度，以符號x表示。

循環倍率K越大，含汽率x越小，表明上升管出口汽水混合物中水的份額越大，則管壁水膜穩定，水循環就越安全。但若循環倍率K值過大，上升管中產汽量太少，運動壓頭過小，將使循環流速減小，也不利于水循環的安全。因此，循環倍率K過大或過小，都對水循環的安全不利。學習單元一自然水循環原理

學習單元一自然水循環原理

與最大循環流速

0max對應的質量含汽率，稱為界限含汽率xjx，界限含汽率的倒數為界限循環倍率Kjx。

自補償能力：自然水循環回路中，當x

xjx(或K

Kjx)時，隨著熱負荷增大，上升管受熱增強，循環流速和循環水量也增大；而