关于锅炉吹管系数计算方法的探讨.pdf
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1、关 于锅 炉 吹 管 系数计 算 方法 的探讨 谢伯达 ( 福建省电力试脸研究院 福建福州 3 5 0 0 0 7 ) 摘 要 针对目 前锅护吹管广泛采用压差法 计算吹管系 数所存在的问 题, 提出 基于临界流量概念的 计算方法, 可作为改造计算方法的参考。此外, 还介绍了 英国B a b c o c k 公司 的计算方法, 以 作比较。 【 关健词 锅炉吹管; 吹管系 数; 临界流蚤; 管内 流动 【 中图分类号 T K 2 2 3 . 2 7【 文献标识码 A【 文章编号 1 0 0 2 一 3 3 6 4 ( 2 0 0 1 ) 0 4 一 0 0 2 8 一 0 2 新建锅炉在投运前必
2、须进行蒸汽吹管, 以清除可 能残留 在管中的各种杂质。吹洗时蒸汽必须要有足够 大的动量, 才能达到吹洗的效果。由于动量值的直接 计算相当复杂, 目 前采用较简单的压差法来监测其吹 洗效果, 即通过计算实测吹管时的流动压差与额定工 况下的流动压差之比, 求出吹管系数。此方法虽然简 单易行, 但不够完善, 过于粗糙。其存在的问题有: ( 1 ) 新沪未经试运, 其额定工况下的流动压差( 阻力) 还是 未知数, 因此, 只好采用设计值, 或取已投运的同类型 机 组的 数据, 这是很不严格的; ( 2 ) 现行导则G 1 所推导 的压差比 与吹管系数的关系式只能适用于一小区段范 围内, 由于蒸汽在吹扫
3、流程中不断降压, 质量体积不断 变大, 所以把只能适用于一小区段内的关系式扩大到 整个过热器或再热器, 其误差相当大。因此, 探讨提出 一种较精确的计算方法十分必要。以下导出基于临界 流量概念的计算方法, 希望经过完善后, 能够代替现行 的简易计算方法, 为提高吹管的整体技术水平和与国 际接轨创造条件。 1 蒸汽在管内流动的规律 先考虑一较简单的情况。对于等截面水平管道内 气体存在磨擦、 绝热、 绝功的流动, 可以导出伍里斯方 程 2 1 , 、 d o1l a v 、 1 _ _ ( M 一1- =一1 一 1 - 】 + 六 1 8 W ( 1 ) “c一 1 c y v a T ) ,
4、a Z J ” 厅 L 式中 M 马赫数( M二 。 / a ) , 无因次量; c 气 体 流 动 速 度, m / s ; a 在计算点处气体的声音传播速度, 7 a / s ; C F 气 体 质 量 定 压 热 容, J / ( k g “ K ) ; p , T , v 分 别为气体压力、 温度、 质量体积, 单位分别 为P a , K , 矽/ k g ; 讯气体克 服摩擦耗散的 功, J / k g o 因 质 量 定 压 热 容 、 、等 压 膨 胀 系 数 1 I a vv 3 T , 和 声 速a 皆 恒为正数, 而气体克服磨擦耗散的功 w L 也恒 为 正值, 说明开始处
5、于亚音速流动的气体( 即马赫数 M 0 ) , 磨擦会导致气体的 增速, 但最多只能增速到声 速, 而不可能超过声速。继而可以证明, 气体在非水平 等截面的管内作绝热、 绝功流动时, 向上流动会导致加 速, 而对变截面管道, 截面缩小, 流速增大。 根据以上推论, 尽管吹管时蒸汽参数很高, 由于开 始管段流速较低, 一般都是亚音速的, 对于水平的等截 面管道而言, 沿着吹管的流程蒸汽不断加速, 但不能达 到超音速。最后吹管蒸汽直接排人大气, 其压力比远 低于临界压力比: “ _ -RP O 二 ( 2 ) 式中 P o管 道某一截面( 如吹管时在临时管道上 加装压力、 温度测点的截面等) 处的
6、蒸汽 滞止压力, P a ; P 吹管的 排汽压力, 此处等于大气压力, P a ; E一一Ipi 界压力比, 无因次量, 对于过热蒸汽 . W l A Ih “ 2 0 0 1 ( 4 ) 门 万方数据 可取 c r 二 0 . 5 4 6 0 因此对于一般的吹管工艺而言, 总是在排汽口处达到 声速, 蒸汽在管末膨胀到临界压力, 然后排向大气并在 大气内继续膨胀到大气压力。 2 吹管流量的计算 基于临界流量概念的吹管流量计算中, 气体临界 流量 : G 。 二 晋 d 2 K ; 2 、n 十 iK-P ovv 告 ( 3 ) 对于过热蒸汽, 可以近似应用理想气体状态方程 式, 则上式可改写
7、为: G , _ 晋 , , 。 ! 、 ( 击) R T c J SJ / ( k g . K . 1x - i 1: z ( 4 ) 因过热蒸汽 K=1 . 3 , R= 4 6 1K ) , 则上式 可简化为: G a = 0 .0 24 40 td 2 P o( 六 ) ( 5 ) m / t , 流速c = G v / F , 则蒸汽的动量为: m“ c =梦v t / F ( 6 ) 或单位时间的蒸汽动量为 G Z V / F 。吹管时的蒸汽动 量与额定工况下的蒸汽动量比为吹管系数: a 二 二/ tn a c o ( 7 ) 则从以上2 式可知 。 二 G Z V 2 / G o
8、 v 吕( S ) 以上3 式中, 无下角标和下角标“ 0 “ 分别表示吹管 蒸汽工况和锅炉额定蒸汽工况。 式中二 蒸汽质量, k g ; .蒸汽流量, k g / s ; c -蒸汽流速, m / s ; , 蒸汽质量体积, M 3 / k g ; F ,一 . 管道蒸汽过流面积, 矽; a 吹管系数, 无因次量。 吹管流量 可根据临界流量公式( 5 ) 来计算, 而 额定工况下的流量 G o 为已知值, 从而可以方便地求 出 某一特定截面( 如过热器进、 出口和再热器进、 出口 等) 的吹管系数口 以上3 式中 G o - 气体临界流量, k g / s ; d 管道内径, 。 ; K -
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- 关于 锅炉 吹管 系数 计算方法 探讨
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