一种锅炉水动力通用设计和校核的方法

摘要

本发明公开了一种锅炉水动力通用设计和校核的方法，首先对各个目标部件的压力和流量赋初值，然后对锅炉的直流系统或自然循环系统的各个目标部件列出压力方程，并组成压力方程组，求解该压力方程组得到一组新的压力值，将这些新的压力值加上系统入口部件的压力值，得到新一层次各个目标部件的压力值，再更新上一层次的各个目标部件的流量，对更新流量后的该各个目标部件再次列出新的压力方程组，如此反复，直到锅炉的直流系统或自然循环系统的各个目标部件的压力和流量满足设计精度为止。本发明提出了能满足任何管路布置方式的锅炉水动力计算的通用模型，而锅炉水动力系统不再根据串联和并联进行划分，使得开发通用的锅炉水动力计算软件成为可能。

主权项

1.一种锅炉水动力通用设计和校核的方法，其特征在于，该方法采用部件压力法作为水动力计算的基本方法，步骤如下：(1)对各个目标部件的压力和流量赋初值；(2)对锅炉的直流系统或自然循环系统的各个目标部件列出压力方程，列方程按以下两步进行：1)部件的压力是指部件的入口压力，对锅炉水动力系统的每个部件进行编号，使得系统中每个部件都具有唯一编号；计算时通过调用编号可以查找到每个部件，其中混合集箱、分配集箱和汽水分离器为目标部件；2)为了减少方程组系数矩阵的大小，达到减少存储空间和提高计算速度的目的，只对各个目标部件分别列出压力方程，其中，考虑到方程组解的唯一性，除系统入口部件的压力方程以外，将其它压力方程组成压力方程组，以某个节点的流量平衡为基础，根据压力和流量的关系导出压力方程的表达式为：$p_0\underset{I=1}{\overset{m+n}{\Sigma }}\frac{1}{R_I{G}_I^0}-\underset{I=1}{\overset{m+n}{\Sigma }}\frac{p_I}{R_I{G}_I^0}=\underset{I=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{{\left(\bar{\rho }\mathrm{gh}\right)}_I}{R_{\mathrm{Io}}{G}_{\mathrm{Io}}^0}-\underset{I=1}{\overset{m}{\Sigma }}\frac{{\left(\bar{\rho }\mathrm{gh}\right)}_I}{R_{\mathrm{Ii}}{G}_{\mathrm{Ii}}^0}-G_s$其中：p₀，p₁—部件压力，下标0表示对该部件列压力方程，下标I表示第I个部标部件，单位：Pa；ρ—管子的平均密度，单位：kg/m³；m、n—表示部件0的m个入口支路，n个出口支路；—上一个迭代层次部件I的某条入口或出口支路的流量，单位：kg/s；—上一个迭代层次部件I的某条入口支路的流量，单位：kg/s；—上一个迭代层次部件I的某条出口支路的流量，单位：kg/s；G_s—从部件0中流出的流量，单位：kg/s；R_I、R_Io、R_Ii—表示和的类电阻系数，R的值由下式确定：对于单相流体$R=\frac{1}{A^2}[(\lambda \frac{l}{2d_n}+\frac{\zeta }{2})\bar{v}+|v_2-v_1|]$对于两相流体$R=\frac{1}{A^2}\left\{(\mathrm{\phi \lambda }\frac{l}{2\rho \prime }+\frac{\zeta }{2\rho \prime })[1+\bar{x}(\frac{\rho \prime }{\rho \prime \prime }-1)]+|x_c-x_j|(v\prime \prime -v\prime )\right\}$式中：A—管子截面积，单位：m²；d_n—管子内径，单位：m；l—管子长度，单位：m；λ—摩擦阻力系数；φ—摩擦阻力压力降校正系数；ζ—局部阻力系数；ρ′、ρ″—饱和水密度，饱和蒸汽密度，单位：kg/m³；v′、v″、v₁、v₂、v—分别为饱和水比容、饱和蒸汽比容、管子入口比容、管子出口比容、管子平均比容，单位：m³/kg；x_j、x_c、x—分别为管子入口干度、管子出口干度、管子平均干度；(3)组成压力方程组，求解该压力方程组得到一组新的压力值，将这些新的压力值加上系统入口部件的压力值，得到新一层次各个部件的压力值；(4)更新上一层次的各个目标部件的流量，对更新流量后的该各个目标部件再次列出新的压力方程组；(5)重复步骤(2)至步骤(4)，直到锅炉的直流系统或自然循环系统的各个目标部件的压力和流量满足设计精度为止。