《锅炉及锅炉房设备》课程实验指导书丛晓春李慧敏编土木建筑学院建环系2007-06工业锅炉的自然循环过程一、实验目的1．认识和验证双锅筒工业锅炉工作原理。2．试验观察停滞、倒流、下降管带汽等故障现象中的一种。3．分析停滞、倒流、下降管带汽等故障的原因。二、实验类型验证分析型实验。三、实验装置1：上锅筒2：下降管3：下锅筒4：放水管5：上升管6：放气管7：调压器Ⅰ8：调压器Ⅱ9：调压器Ⅲ图1工业锅炉演示实验台示意图图1为实验台的流程示意图。上锅筒（钢制，顶部有排汽管通向大气）、下锅筒（钢制，底部有放水管）、3根下降管（石英玻璃管）、6根水冷壁（石英玻璃管，外面缠绕电炉丝，电炉丝的两端接在调压器的输出端上）、调压器（通过调节电压来调节水冷壁的加热功率。调压器I控制第一、第四回路；调压器Ⅱ控制第二、第五回路；调压器Ⅲ控制第三、第六回路。）。下图2为实验台的实物图图2工业锅炉演示实验台四、实验原理：工业锅炉的容量一般都小于65t/h，蒸汽参数都小于2.5MPa，350℃。而且工业锅炉的蒸发受热面吸热量在总的吸热量中的比例很高，水冷壁的结构从炉底延伸到炉顶。其结构如图1所示。工作原理是水冷壁中的工质（热水或者汽水混合物）密度小于下降管中的工质（热水）的密度。ΔρgH就是工业锅炉水循环的动力，其中Δρ是下降管中热水密度与水冷壁中热水或者汽水混合物的密度之差，重力加速度g=9.806m/s2，H为锅炉循环回路的有效高度。工业锅炉循环水路的阻力包括：沿程阻力（下降管、上升管部分的沿程阻力）和局部阻力（含下锅筒、上锅筒、联箱等后壁元件的入口和出口部分的局部阻力）循环回路中的工质在ΔρgH驱动下不断循环，在水冷壁中被加热成参数合格的热水或者水蒸汽。一个循环回路，如水冷壁受热面，它总是有并联的许多根上升管和几根下降管连接于锅筒和集箱而工作的。在同一循环回路中，每根上升管的受热强度并非相同，有时甚至相差十分悬殊。这种受热的不均匀性，主要是由于炉膛和燃烧设备的结构特性、管件挂渣积灰和管子受热段的长短不一等原因造成的。很明显，如果个别上升管的受热情况非常不良，则会因受热微弱产生的有效运动压头不足以克服公共下降管的阻力，以致可能该上升管的循环流速趋近于零，这种现象称为循环停滞。如果接入锅筒水空间的某根上升管受热极差，其运动压头小于共同下降管阻力时，将会发生循环倒流现象。锅炉中的锅水随都处于或接近饱和状态，由于水静压的作用，进入下降管的水一般不会沸腾汽化，也即在工况正常时，下降管入口的水不会汽化而使下降管带汽。但如果下降管入口阻力较大，产生压降，水则可能汽化造成下降管带汽，从而使其平均体积流量增大，阻力增加，对水循环不利。造成下降管带汽的另一个原因，是下降管口距锅筒水位面太近，上方水面形成漩涡斗而将蒸汽吸入下降管。此外，下降管受热过强、上升管出口距离太近而又无良好的隔离装置等情况，也会引起下降管带汽。本实验台的特点是加热原件功率小，观察自然循环特性耗费的时间比较长。五、实验内容1．实验内容1）观察热态锅炉实验台自然循环的流程。2）观察停滞、倒流、下降管带汽等现象。3）调整加热功率P（任何一组调压器的输出的电压不得超过200伏特。电压参数通过电压表观察，通过调压器旋转手轮控制），观察水冷壁中气泡的产生速度的变化。4）分析实验台产生停滞、倒流、下降管带汽等现象的原因。5）给出改进实验效果和精度的建议。2．实验要求1）各工况分别记录实验室干球温度、湿球温度、相对湿度。2）观察两组对称循环回路的运行特征，分析比较，得出结论。3）本实验台比较陈旧，为了避免不必要的误操作引起的实验台损坏，由实验指导教师调整上升管加热元件两端的电压，参与实验的学生记录实验现象。六、实验步骤1．预热阶段1）将上锅筒水位控制在中心线附近。2）打开总电源。3）接通每根上升管的电路，电流升至2A左右,使管内冷水预热，直至沸腾为止。2．观察阶段1）将第一组、第二组、第三组调压器输出电压分别调到120V、175V、200V。2）观察并对比三种工况下的自然循环过程。3．循环停滞倒流的操作步骤：1）从下联箱放水管放水，将上联箱水位控制在10mm左右。2）将第一组调压器输出电压调到100V，第二组、第三组调压器输出电压调到180V。3）观察停滞、倒流、下降管带汽现象。4）将3组调压器输出电压恢复到0V。5）记录实验室的干湿球温度计读数。6）清理实验现场的水、各种杂物。7）经过实验指导教师确认无误后，离开实验室。六、注意事项1.在加热之后，如果发现缺水，千万不可再加冷