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第13章强迫流动锅炉水动力特性1.直流锅炉的水平蒸发管中为什么会发生水动力多值性？答：产生多值性的原因是：管内有水有气。具体地说就是：当热负荷一定时，由于蒸发管内同时存在加热水段和蒸发段，水和蒸汽的比容差别极大，使得工质的平均比容随流量的变化而急剧变化，从而产生了水动力特性的多值性。2.试述水平蒸发管中发生水动力多值性的影响因素及其影响作用，防止发生水动力多值性的措施有哪些？答：(1).影响因素及影响作用a．压力——一般来说随着压力的增加，水动力特性趋向稳定。这是由于随着压力的升高，饱和水和蒸汽的物性接近。两者的比容差值减小，当流量变化时，工质的平均比容变化减小。b．入口水的欠焓——进口水的欠焓越小，水动力特性曲线越趋于稳定。这是由于当热负荷一定时。欠焓减小，蒸发段增长，蒸汽产量增加，使工质的平均比容随流量的增加不剧烈。c．加热水段结构特性——增大加热段的阻力可以减小水动力特性的多值性。这是由于增大加热段阻力相当于增加了流量对压差的影响，总压降中蒸发段阻力的比例相应减小后，减弱了汽水混合物的比容对压差的影响，使得特性曲线趋于单值性。d．热负荷——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，削弱了平均比容变化的影响，因此阻力上升较快。(2).防治措施a．减小蒸发管进口水的欠焓；b.在进口欠焓不变的条件下，增大加热水段的阻力(一般采用加节流圈或在加热段采用较小的管径蒸发段采用较大的管径)。3.重位压降对强制垂直流动蒸发管的水动力特性有什么影响？答：（1）当工质垂直向上流动时，重位压差起到了截流圈的作用，改善了水动力特性，可以部分或完全消除多值性；（2）当工质垂直向下流动时，重位压差恶化了水动力特性，使不计重位压差时的单值性流动阻力曲线叠加后出现多值性。4.管组发生整体脉动的原因是什么？整体脉动是所有并联蒸发管的流量和蒸发量同时发生周期性波动，一般可分为两种形式：一种形式的整体脉动是由于燃料量、蒸汽量、给水流量以及锅炉压力的急剧波动引起的。这种脉动的水流量变化没有严格的周期性，振幅也是变化的，并且是衰减型的，当扰动消除后脉动就会停止。另一种形式的整体脉动与给水泵的特性曲线（压差与流量的关系曲线）有关，表现为随着水泵压头的增加，其流量减小，但不同型式水泵的特性曲线的斜率是有差别的。直流锅炉或强制循环锅炉的给水泵工作时，当工况变化使压力增加时，送入锅炉的给水量减少，相应又使蒸发段的蒸汽量减少而压力降低，这样又使给水量增多，给水量的增加又使压力增高，如是形成周期性的脉动。5.试述水平蒸发管组发生持续性管间脉动的条件、特点、成因及其影响因素。图13－11是水平管组脉动时各参数的变化示意图。管组的进出口压差为ΔP0=P1-P2，加热段与蒸发段的长度和流动阻力分别为Ljr、Lzf和ΔPjr、ΔPzf在稳定流动过程中，其进口水质量流量G与出口蒸汽量D相等，如图(a)所示。若有一扰动，例如始沸点附近的热负荷突然增大，该处蒸汽量将增多，局部压力Pjb升高，相应使加热段的压力增高，而P1并未改变，故该部分管的G减小δG，则其加热段缩短，ΔPjr减小了δΔPjr，始沸点的界面移向进口端，而其余管子中的水流量增加；同时蒸发段的长度增加和压差增大，使出口蒸汽量D增加δD，则ΔPzf增加了δΔPzf，此时管子中各参数的如图(b)所示。图13－11脉动中参数的变化示意图当扰动发生，G减小后，若两段的阻力变化满足jrzfdPdPdGdD则管内总流动阻力ΔPlz增大，ΔPlzΔP0，使得G进一步减小。因此，扰动发生后，管内流动阻力的变化加强了扰动的继续发展，该扰动引发的脉动是持续型的。影响水平蒸发管脉动的因素有管圈结构特性、压力、进口欠焓、质量流速和热负荷等。管间脉动的产生及它的振幅和周期与很多的结构和工况因素有关。6.如何校验蒸发管组的工质发生脉动流动现象。我国电站锅炉水动力计算方法中的脉动校验方法有两种：一种是动态蓄质量系数方法，一种是界限质量流速法。7.防止蒸发管组发生脉动的措施有哪些？为了减轻和避免发生脉动，在设计蒸发管组时要选择合适的工质进口欠焓（与水动力多值性同时考虑），将始沸点布置在较低的热负荷区，必须保证启动和低负荷时的进口工质的质量流速ρw大于上述的界限质量流速（ρw）jx。若某管组的计算质量流速小于（ρw）jx，则应采取措施重新计算，直到计算质量流速大于（ρw）jx为止。通常采用的措施有：变管径的蒸发管组，在管组进口加装节流圈，在蒸发区段加装呼吸集箱。8.试述多次强制循环锅炉的水循环特点。（1）强制循环的循环倍率K决定锅炉的经济性和运行的安全性。（2）循环泵在高温高压下长期运行，其可靠性是循环回路可靠工作的重要保证，因此要对循环泵进行可靠性校核。（3）蒸发系统在全部锅炉负荷范围内，工质在水冷壁中均进行再循环。（4）在各循环回路或管子的进口加装节流圈来强制流量的分配。9.试述复合循环锅炉的工作原理及其特点。符合循环锅炉的基本工作原理是，在启动与低负荷运行时，水冷壁中通过的是再循环水和给水的流量之和，即按强制循环锅炉方式工作；而在高负荷运行时自动切换成直流锅炉系统，再循环管路中没有循环流量，水冷壁中仅通过给水流量。这种复合循环方式在锅炉结构上可以取消直流锅炉的启动及低负荷旁路保护系统，在超临界压力下还可以取消强制循环锅炉的锅筒或汽水分离器。