《中华人民共和国机械工业部指导性技术文件 JB/ 201-83 电站锅炉水动力计算方法》求取 ⇩

一、概述1

（一）绪言1

（二）基本术语1

1.1锅炉的循环方式1

1.2锅炉的水力系统1

1.3循环回路2

1.4管屏（管束）2

1.5管屏内的区段2

1.6流程及管圈2

1.7辐射区2

1.8水动力特性2

1.9综合性水动力特性曲线2

二、管内压降的基本计算方法3

（一）管内压降的计算3

2.1管内总压降的计算3

（二）特性参数3

2.2重量流速的计算3

2.3水的流速计算3

2.4循环流速的计算3

2.5蒸汽折算速度的计算4

2.6水折算速度的计算4

2.7重量含汽率（干度）的计算4

2.8平均重量含汽率计算5

2.9汽水混合物流速的计算5

2.10容积含汽率的计算5

（三）截面含汽率的计算5

2.11截面含汽率的关系式5

2.12垂直上升流动时截面含汽率的计算5

2.13倾斜管内流动时截面含汽率的计算6

2.14下降流动时界限容积含汽率的计算6

2.15容积含汽率β≤β时，下降流动截面含汽率的计算6

2.16容积含汽率β＞β时，下降流动截面含汽率的计算7

（四）重位压差和加速压降的计算7

2.17重位压差的计算7

2.18加速压降的计算7

（五）摩擦阻力损失的计算8

2.19单相流体的摩擦阻力损失计算8

2.20汽水混合物的摩擦阻力损失计算8

2.21每米摩擦阻力系数的计算9

2.22摩擦阻力损失校正系数的计算9

2.23摩擦阻力损失校正系数的线算图求法10

（六）单相流体局部阻力损失的计算10

2.24.单相流体局部阻力损失的基本公式10

2.25由锅筒进入管子的入口阻力系数10

2.26由集箱进入管子的入口阻力系数10

2.27管子出口阻力系数11

2.28节流圈的阻力系数11

2.29多孔板的阻力系数14

2.30弯头的阻力系数14

2.31三通的阻力系数17

2.32阀门的阻力系数18

2.33管子断面突然扩大和突然缩小时的阻力系数21

2.34管子断面逐渐扩大和逐渐缩小时的阻力系数21

2.35低循环倍率锅炉混合器的阻力系数21

2.36低循环倍率锅炉过滤器的阻力系数22

2.37环形转弯180°的阻力系数23

2.38纵向冲刷光滑管束的阻力系数24

2.39横向冲刷光滑管束的阻力系数25

2.40集箱的阻力系数27

2.41带夹套汇流集箱的阻力系数27

2.42喷头式喷咀的阻力系数28

2.43多孔管式喷咀的阻力系数28

2.44旋蜗式喷咀的阻力系数29

2.45螺旋管的阻力系数30

2.46内螺纹管的阻力系数30

2.47纵向内肋片管的阻力系数30

（七）双相流体的局部阻力损失计算31

2.48汽水混合物局部阻力损失的基本计算式31

2.49管子出口阻力系数31

2.50管子入口阻力系数32

2.51弯头的阻力系数32

2.52三通、闸阀和截止阀的阻力系数32

2.53对称U型汇流三通的阻力系数33

2.54螺旋管的阻力系数33

2.55内螺纹管的阻力系数33

2.56内置式旋风分离器的阻力系数34

2.57外置式旋风分离器的阻力系数34

2.58钢丝网分离器的阻力系数34

三、锅炉受热管的温度工况35

（一）概述35

3.1锅炉受热管金属的工作条件35

3.2水冷壁管的传热恶化35

3.3热偏差35

3.4容许热偏差36

（二）水冷壁管壁温的计算36

3.5计算对象36

3.6管子正面内壁和外壁温度的计算36

3.7鳍根与鳍端温度的计算37

3.8壁温计算点管内介质温度的确定38

（三）炉膛局部热负荷的计算38

3.9炉膛局部热负荷分配的不均匀性38

3.10炉膛壁面局部热负荷的计算38

3.11双面露光受热面的热负荷分配41

3.12炉内最高热负荷的位置41

（四）管子内壁与介质间的放热系数41

3.13欠热水在管内流动时的放热系数41

3.14蒸汽（临界压力以下）在管内流动时的放热系数42

3.15超临界压力介质在管内流动时的放热系数42

3.16沸腾水在管内流动时的放热系数43

（五）蒸发管内传热恶化工况的计算43

3.17蒸发管内的传热恶化43

3.18亚临界压力以下（P≤200kgf/cm 2）大直径（dn≥15mm）水冷壁管内传热恶化工况的计算43

3.19亚临界压力（P≥185kgf/cm2）小直径（dn≤15mm）垂直膜式水冷壁管内传热恶化工况的计算45

（六）四头内螺纹管传热工况的计算46

3.20适用范围46

3.21四头内螺纹管的工况参数46

3.22产生传热恶化时的重量含汽率47

（七）校验管壁温度工况的一些推荐47

3.23炉膛壁面局部热负荷的极限值47

3.24防止水平管内汽水分层的最低重量流速47

3.25不需进行壁温校验的条件47

3.26膜式水冷壁相邻管间工质的温差48

3.27扰流子的应用48

四、自然循环锅炉的水循环计算49

（一）概述49

4.1水循环计算的目的49

4.2自然循环的特性及影响循环可靠性的因素49

（二）循环特性的计算49

4.3水循环计算的内容和范围49

4.4原始数据的确定50

4.5压差的计算50

4.6循环工作点的确定52

4.7热水段高度的计算53

4.8锅水欠焓的计算54

4.9上升管含汽段高度的计算55

4.10上升管热水段及含汽段长度的计算55

4.11上升管各区段蒸发量的计算55

4.12上升管汽水混合物平均重度的计算56

4.13上升管阻力损失的计算56

4.14上升管压差的计算57

4.15汽水引出管压差的计算57

4.16汽水分离设备阻力损失的计算58

4.17下降管阻力损失的计算58

4.18折算总阻力系数的计算58

4.19循环倍率的计算58

4.20外置式分离器的计算59

（三）循环停滞、倒流及自由水面的校验60

4.21检查范围60

4.22不出现循环停滞的条件60

4.23停滞压差的计算60

4.24停滞截面含汽率的计算62

4.25不出现自由水面的校验63

4.26不出现循环倒流的校验63

4.27倒流时最小折算蒸汽流速的计算63

4.28倒流最大压差的计算求法64

（四）界限循环倍率及传热恶化的校验64

4.29循环倍率的选取64

4.30传热恶化的校验65

（五）锅筒内水室凝汽、下降管带汽及汽化66

4.31锅筒内水室凝汽66

4.32下降管带汽及汽化66

4.33旋涡斗的防止67

4.34下降管受热的汽化67

（六）水循环计算中的若干规定69

4.35上升管区段的划分和结构尺寸的确定69

4.36下降管和引入管结构尺寸的确定70

4.37汽水引出管结构尺寸的确定70

4.38汽水混合物提升高度的确定71

4.39炉膛各回路吸热量的分配71

（七）结构设计推荐71

4.40结构设计推荐原则71

4.41上升管的结构设计71

4.42上升管单位截面积蒸发量73

4.43上升管入口平均循环水速73

4.44下降管和引入管的结构设计74

4.45下降管入口水速的选取74

4.46汽水引出管的结构设计74

4.47再循环管的结构设计75

4.48集箱的结构设计75

4.49锅筒及其内部装置的结构设计75

4.50外置式分离器的结构设计76

4.51特殊回路的结构76

五、直流锅炉的水动力计算77

（一）概述77

5.1直流锅炉水动力特点77

5.2直流锅炉水动力计算的任务77

5.3影响直流锅炉蒸发受热面水动力可靠性的因素77

5.4计算范围78

（二）锅炉的整体阻力计算78

5.5直流锅炉的整体阻力计算78

5.6并联管组的阻力计算78

5.7低负荷时整体阻力计算78

（三）直流锅炉的可靠性校验79

5.8双相流体热偏差的计算79

5.9管间脉动的校验80

5.10屏间脉动的校验83

5.11停滞的校验84

5.12停滞压差的计算84

5.13多回程垂直管屏停滞的校验86

5.14多值性的校验86

5.15特殊型式管屏多值性的校验87

5.16双相流体分配的校验88

5.17汽水分层的校验89

5.18流量分配的计算89

（四）直流锅炉设计结构的推荐90

5.19节流圈的选取90

5.20防止脉动的措施90

5.21管屏的焓增91

5.22双相管道的连接91

六、辅助循环锅炉的水动力计算92

（一）概述92

6.1辅助循环的类型92

6.2辅助循环锅炉的特点92

6.3辅助循环锅炉的水动力计算任务92

（二）循环回路压降的计算93

6.4循环回路的压降93

6.5重位压差的计算94

（三）循环回路的结构数据和特性参数的选取95

6.6原始数据95

6.7循环倍率的选取95

6.8蒸发管重量流速的选取96

6.9蒸发管和汽水引出管内径的选取96

6.10循环泵吸水管和压水管流速的选取96

6.11循环泵的选取97

（四）强制循环和低循环倍率锅炉的水动力计算97

6.12设计计算97

6.13校验计算98

6.14回路流量分配的计算99

6.15节流圈的计算100

6.16蒸发管出，入口集箱压力的计算100

6.17蒸发管产汽量的计算100

6.18蒸发管开始沸腾点高度的计算101

（五）复合循环锅炉的水动力计算101

6.19计算范围101

6.20并联复合循环的水动力设计计算101

6.21串联复合循环的水动力设计计算103

（六）辅助循环锅炉工作可靠性的校验104

6.22工作可靠性指标104

6.23蒸发管的管壁温度校验105

6.24循环泵不汽化的校验105

七、单相流体部件的水动力计算107

（一）概述107

7.1单相流体部件的水动力特点107

7.2单相流体部件水动力计算的任务107

（二）流量分布不均匀性107

7.3流量不均匀性的含义107

7.4沿集箱长度上的静压分布107

7.5管组中并联各排管子的阻力系数相同时的平均、最大和最小流量管位置109

7.6管组中并联各排管子的阻力系数相同时的最小流量不均匀系数计算公式110

7.7管组中并联各排管子的阻力系数相同时的某排管子流量不均匀系数计算公式112

7.8管组中并联各排管子的阻力系数相同时的最小和最大流量不均匀系数求法112

7.9管组流量分布的计算112

7.10各管排流量系数相同的并联管组流量分布计算115

7.11各管流量系数有显著差异的并联管组流量分布计算116

7.12按所需的流量分布对节流件的计算116

7.13计入重位压差时流量分布的计算117

（三）对流烟道的热负荷不均匀性118

7.14沿对流烟道宽度热负荷不均匀系数的分布函数118

7.15管组中各排管子热负荷不均匀系数的计算118

7.16由11排管子组成的管组中各排管子的热负荷不均匀系数119

（四）热偏差的计算119

7.17热偏差计算的基本公式119

7.18不计算流量分布时的热偏差计算119

7.19管组各排管子出口介质焓及温度的计算121

（五）单相流体部件的压降计算121

7.20计算目的121

7.21计算范围121

7.22基本计算公式和计算步骤121

（六）单相流体并联管组的设计建议122

7.23重量流速的选择122

7.24减小热偏差应考虑的基本原则122

7.25减小热偏差的措施123

（七）喷水减温器的水动力计算124

7.26管路式喷水减温器的阻力计算124

7.27夹套式喷水减温器的阻力计算125

7.28夹套式喷水减温器沿集箱长度（蒸汽引入管间总长度）上的静压分布125

7.29喷水减温器喷咀振动校验126

7.30喷水调节阀的水动力计算128

7.31减温器设计数据的推荐129

八、水动力计算的电子计算机方法131

（一）概述131

8.1电子计算机方法的任务131

8.2基本步骤131

（二）数学模型和求解方法131

8.3数学模型131

8.4数学模型的用法133

8.5非线性方程和非线性方程组的求解方法133

（三）水和水蒸汽物理参数的拟合公式136

8.6线算图和表格数据的公式化136

8.7比容和重度的拟合公式136

8.8饱和焓和汽化潜热的拟合公式139

8.9饱和水运动粘度系数的拟合公式140

8.10饱和水表面张力系数的拟合公式141

（四）计算程序的编制142

8.11输入数据的处理142

8.12程序的分块组合法143

8.13管子压降计算程序的编制144

8.14计算的主程序144

8.15计算结果的输出144

（五）各种循环方式的水动力计算方法144

8.16自然循环的计算方法144

8.17辅助循环的计算方法147

8.18直流锅炉的计算方法147

8.19过热器的计算方法148

附加说明151

附录1汽水混合物实际平均重度的简化计算152

附录2常用鳍片管的壁温计算图线161

附录3自然循环锅炉水循环计算的简捷方法174

附录4用动态蓄质量系数校验脉动的方法193

附录5手算水动力计算例题201

（一）自然循环锅炉的计算例题201

（1）DG—670/140—2型锅炉侧水冷壁的水循环计算201

（2）DG—670/140—2型锅炉的侧水冷壁传热恶化的校核计算220

（3）DG—670/140—2型锅炉侧中回路水循环的特性简化计算230

（4）HG—75/39—6型锅炉前侧回路的停滞和倒流的校验235

（二）再热器的热偏差计算243

附录6电子计算机方法的水动力计算例题252

（一）自然循环锅炉计算例题252

（二）过热器热偏差计算例题277

水和水蒸汽热力学特性表284

线算图375

2—1汽水混合物容积含汽率β和重量含汽率X关系375

2—2汽水混合物垂直上升流动时的截面含汽率376

2—3倾角校正系数Ka377

2—4垂直下降流动时求β*及w02/gdn图379

2—5垂直下降流动时求C值图（β≤β*）380

2—6垂直下降流动时求C’（值图β＞β*）381

2—7超临界压力下的平均比容值v383

2—8锅炉用管子的每米摩擦阻力系数385

2—9不受热管的摩擦阻力损失校正系数？387

2—10受热管摩擦阻力损失校正系数？389

2—11管端节流圈的阻力系数391

2—12管中节流圈的阻力系数393

2—13多孔板的阻力系数394

2—14转弯阻力系数395

2—15分流局部阻力系数397

2—16汇流局部阻力系数397

2—17对称汇流三通的阻力系数398

2—18断面突变时的阻力系数399

2—19扩散管的扩散系数399

2—20旋蜗式喷咀阻力系数399

2—21螺旋管的系数Clx400

2—22双相流体三通、闸阀和截止阀的Cjb值401

3—1光管管子正面平均均流系数J和正面内壁均流系数JN402

3—2鳍片管管子正面内壁均流系数JM和正面平均均流系数J403

3—3各种钢材导热系数λ404

3—4鳍根平均热负荷与管子正面外壁热负荷的比值K405

3—5鳍片部分内壁均流系数JN1、JN2406

3—6鳍片部分平均均流系数J1、J2407

3—7 （a）计算梯形鳍片膜式水冷壁管鳍端与鳍根中点温度差tqd —tqg的简化线算图（s1/s2=0.7）408

3—7 （b）计算矩形鳍片膜式水冷壁管鳍端与鳍根中点温度差tqd—tqg的简化线算图409

3—8前后墙布置燃烧器的大容量油炉的ηhr值410

3—9前墙布置燃烧器的燃油及天然气锅炉的ηhr值411

3—10四角布置燃烧器液态排渣煤粉炉的ηhr值412

3—11前墙布置燃烧器固态排渣煤粉炉的ηhr值413

3—12四角布置燃烧器固态排渣煤粉炉的ηhr值414

3—13燃烧器前墙布置的燃油锅炉ηhr值415

3—14燃烧器前后墙布置的燃油锅炉ηhr值415

3—15四角布置燃烧器液态排渣煤粉炉的ηhr值416

3—16前墙布置燃烧器固态排渣煤粉炉两侧墙的ηhr值416

3—17前墙布置燃烧器固态排渣煤粉炉前后墙的ηhr值417

3—18四角布置燃烧器固态排渣煤粉炉的ηhr值417

3—19欠热水在纵向冲刷时的对流放热系数418

3—20确定欠热水管内放热系数的线图419

3—21确定欠热水Pr0.8的线图420

3—22临界压力以下过热蒸汽管内流动时的对流放热系数421

3—23超临界压力下大比热区域内的放热系数422

3—24确定修正系数B、C、D的线图423

3—25沸腾水管内流动时的放热系数424

3—26传热恶化时临界含汽率的划分范围425

3—27管径为20mm时的临界含汽率426

3—28（a）管径修正系数Cd427

3—28（b）热负荷修正系数Cq427

3—29沿周界均匀受热垂直管内传热恶化时的最小放热系数428

3—30亚临界压力膜式水冷壁管内传热恶化的Xlj值429

3—31垂直管内传热恶化时最大壁温处的蒸汽含量430

3—32垂直管内传热恶化时内壁与工质的最大温差431

3—33公式（3—30）中的压力修正系数C值432

3—34四头内螺纹管内传热恶化时（X=0.9＞Xnl）壁温升高值△tn1433

3—35四头内螺纹管开始传热恶化时的重量含汽率434

4—1决定倒流比压差Σ△Pbd的线算图435

4—1（续）决定倒流比压差Σ△Pbd的线算图436

4—2决定折算蒸汽流速静压修正量△w”o的线算图437

4—2（续）决定折算蒸汽流速静压修正量△w”o的线算图438

4—3锅筒水室凝汽率的影响439

4—4对流管束的角系数440

5—1比容v1线算图441

5—2比容v*2线算图441

5—3比容v2线算图442

5—4比容v3线算图443

5—5流量不均匀系数η1线算图444

5—6决定Cp与[（γw） p=100]*的线算图445

5—7决定系数C的线算图446

5—8水平管水动力单值性条件线算图447

5—9垂直向上流动管屏水动力单值性条件线算图449

5—10分配集箱轴向临界流速451

7—1集箱动压比ε453

7—2集箱摩阻系数比σ455

7—3 U型布置的线算图456

7—4 Z型布置的线算图457

7—5 L型布置的线算图458

7—6倒L型布置的线算图459

7—7 J型布置的线算图460

7—8倒J型布置的线算图461