1、简析小容量中参数锅炉的水动力计算 【摘 要】小容量中参数的锅炉水动力计算有水动力分析法和标准法，但无论从哪一种方法入手计算，其结论是一致的。水动力回路分析法可以对任何结构形式的锅炉进行水动力计算，不过它也限于自然循环的锅炉。科学发展现代化的今天，锅炉水循环动力分析已不再停留在纸上了，而是利用计算机软件来计算，方便、准确、快捷、高效。相信在不久的将来，锅炉水动力的计算一定会有更加优化、更加接近于实际。本文以自然循环的锅炉为例，对小容量中参数锅炉水动力计算进行了分析。 【关键词】自然循环；热水锅炉；回路分析；水动力 锅炉是一种承压的特种设备，以水为介质，产生热能。锅炉本身存在着一个能量的转换与动态
2、的循环，这就需要对锅炉的汽相、液相循环进行计算，以保证锅炉的正常运行。现在，锅炉的水力计算，已经不用手工，基本采用计算机，输入数据后，就可以得出结果。因为锅炉的水力计算公式多、繁杂、且高次公式也多。 一、自然循环锅炉水动力的计算前的方法和步骤。 自然循环锅炉的水循环计算方法和步骤：（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
3、回路进行计算。 二、自然循环锅炉的水动力基本方程的建立及形式 （1）压差法：从锅炉液位面到下集箱中心高度之间，计算的上升管压差与下降管压差相等。方程式为：，式中，锅炉液位面到下集箱的中心高度；、分别为上升管和下降管中工质的平均密度；、分别为上升管和下降管中工质流动阻力。 （2）运动压头法：循环回路中产生的水循环动力，在稳定流动时，用于克服回路中工质流动的总阻力。方程式为： （3）有效压头法：循环回路中运动压头克服上升管得流动阻力后剩余的部分水循环动力，在稳定流动时，用于克服回路中下降管的流动阻力。方程式为： 三、标准方法的水动力计算的简要步骤 标准方法的水动力计算的简要步骤：（1）锅炉的形式确
4、定结构特性与数据模型。（2）各循环回路阻力计算；（3）各受热面吸热量分配；（4）各回路水循环计算，得出水循环回路特性曲线；（5）循环回路中最低、最高水速的计算；（6）回路中受热最弱、最强管各段吸热量计算：平均工况下管组两端压差确定；受热最弱管中两端压差计算；受热最强管中两端压差计算；受热最弱管中工作点时水速的确定；热最强管中工作点时水速的确定；过冷沸腾的校验； 四、采用水动力回路分析法和标准方法的结果比较分析 1、采用标准方法计算时，各组水冷壁管等效为一根上升管，相当于各水冷壁管的工况相同，多根下降管则等效为一根下降根，相当于每根下降管的工况相同；而采用水动力回路分析法计算时，则完全按照各单管
5、的实际工况计算； 2、采用水动力回路分析法计算时，考虑了集箱中摩擦阻力对流量的影响； 3、由于水动力回路分析法是对各受热面中的各单管进行水动力计算，因此，可以在计算中准确地考虑受热面沿宽度和高度方向的吸热量不均匀分布； 4、在计算对流管束回路时，标准方法是通过上升管组与下降管组的横截面积比来确定上升管和下降管的数量，然后把上升管组和下降管组分别等效为单管计算；而水动力回路分析方法是根据烟气冲刷形式分配每根单管的吸热量，通过数值方法直接求解水动力回路分析方程组，得到对流管束各单管的工质流速，并可确定下降管的数量及位置； 5、采用水动力回路分析法和标准方法计算的各受热面回路平均工质流量或流速是一致
6、的，但通过水动力回路分析法计算结果可知，对于各个受热面管最低工质流速与单管最高工质流速的相对偏差较大。 五、目前锅炉水动力计算的方式及发展： 目前，锅炉水动力的计算都采用计算机软件进行计算，非常简单。适合进行多种炉型的宽广压力范围内锅炉水动力计算。主要有以下几个方面的特点： 1、模型通用性强：可以进行对自然循环、超临界锅炉、蒸汽、热水等各种型式的锅炉进行水循环动力计算。 2、软件适用范围广：能够进行不同用途（电站锅炉和工业锅炉）、多种炉型（前后墙对冲、四角切圆、“W”型火焰、塔式、循环流化床等）、各种压力范围（超临界和亚临界）和各种循环方式（直流和自然循环）的锅炉水动力计算。并适用于锅炉的各种
7、负荷工况。 3、可靠性强、准确性高：软件的计算结果可以细化到每个管屏的每一根管子，给出其进出口参数（包括压力、温度、焓、干度）以及管内压力降（包括总压降、重位压降、摩擦压降、局部压降、加速压降）。经过各大锅炉厂的多个工程实例验证，取得了满意的结果。 4、软件使用方便：软件界面友好，操作方便。水动力计算软件安装过程非常简便迅速。输入数据以Access文件保存，输出数据以Excel文件保存，文件的打开和保存方便。 5、程序可拓展性强：实验测量手段和数值模拟技术的不断提高有力地推动软件计算朝着更加精细准确的方向发展，有必要将最新的研究成果应用于工程计算。本软件采用面向对象的编程方式，可以非常方便地对
8、软件中所使用的热负荷分布形式、阻力特性和传热特性公式等进行及时更新。同时，由于软件通用性强，可处理任意布置方式的汽水连接系统，其应用范围将更加广阔，目前已拓展到气化炉的水动力计算中。 六、结束语 我国目前都依照JB/T8659-1997热水锅炉水动力计算方法（简称为标准方法）进行热水锅炉的水动力计算，标准方法是将锅炉受热面划分成若干个管组，然后根据各个管组的平均吸热量及几何特性等参数通过图解法求出各管组的水动力工作点。此方法不仅计算过程繁琐，不能准确确定每根单管的工质流量，而且存在着图解法所固有的计算误差。为此，提出了一种可以直接计算自然循环热水锅炉各循环回路中每根单管水动力特性的自然循环热水锅炉水动力数值计算新方法。 参考文献： 1、JB/T8659热水锅炉水动力计算方法 2、王强.浅谈热力动力工程在锅炉和能源方面的发展状况J.科技致富向导，2014，（18）第 5 页 共 5 页
