内容发布更新时间 : 2024/5/21 7:46:56星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

锅炉原理实验指导书 实验一 工业锅炉工作原理实验

一、实验目的

1．通过演示实验，使学生深化掌握锅炉自然水循环的基本原理； 2．观察在自然循环条件下平行并列管中汽液两相的流动状态； 3．了解自然水循环中的常见故障一停滞与倒流现象。

二、实验内容

锅炉工作的可靠性在很大程度上取决于水循环工况，对于在高温下工作的对流管束和水冷壁，为了避免管壁温度迅速升高，必须由流动的水来冷却，从而防止金属管壁的损坏破裂。自然水循环是目前小型锅炉中普遍采用的水循环方式。

自然循环锅炉中的循环动力，是靠上升管与下降管之间液柱重力差来维持的，其简单回路如图1所示，它由上锅筒（汽包）、下集箱、上升管和下降管组成。上升管由于受热，工质随温度升高而密度变小；或在一定的受热强度及时间下，上升管会产生部分蒸汽，形成汽水混合物，从而也使上升管工质密度大为降低。这样，不受热的下降管工质密度与上升管工质密度存在一个差值，依靠这个密度差产生的压差，使上升管的工质向上流动，而下降管的工质向下流动来进行补足，这便形成了循环回路。只要上升管的受热足以产生密度差，循环会不止。

循环回路是否正常，将影响到锅炉的安全运行。如果是单循环回路（只有一根上升管和一根下降管），

由上升至锅筒的工质将由下降管完全得到补充，使上升管得到足够的冷却，因而循环是正常的。但锅炉的水冷壁并非由简单的回路各自独立而组成，而是由若干上升管并列组成受热管组，享有共同的锅筒、下降管、下集箱。如图2所示。这样组成的自然循环比单循环具有更大的复杂性，各平行管之间的循环相互影响，在各管受热不均匀的情况下，一些管子将出现停滞、倒流现象。

循环停滞是指在受热弱的上升管中，其有效压头不足以克服下降管的阻力，使汽水混合物处于停滞状态，或流动得很慢，此时只有汽泡缓慢上升，在管子弯头等部位容易产生汽泡的积累使管壁得不到足够的水膜来冷却，从而导致高温破坏。

循环倒流是指原来工质向上流动的上升管，变成了工质自上而下流动的下降管。产生倒流的原因亦是在受热弱的管子中，其有效压头不能克服下降管阻力所致。如倒流速度足够大，也就是水量较多，则有足够的水来冷却管壁，管子仍能可靠地工作。如倒流速度很小，则蒸汽泡受浮力作用可能处于停滞状态，容易在弯头等处积累，使管壁受不到水的冷却而过热损坏。这二种特殊故障都是锅炉运行中应该避免的。本实验主要是使学生对此二种循环故障有深刻的了解。

这套装置是采用玻璃作换热器的壳体，管路中有透明观察窗，因此，实验过程能让同学们清晰地观察到制冷工质的蒸发、冷凝过程及流后产生的“闪发”气体面形成的二相流，使之了解蒸汽压缩式制冷循环工质状态的变化及循环全过程的基本特征。

通过本实验，让学生加深对制冷（热泵）循环工作过程的理解，熟悉制冷（热泵）循环系统工作原理。并进一步掌握制冷（热泵）循环系统的操作、调节方法，并能进行制冷（热泵）循环系统粗略的热力计算。

三、仪器设备

工业锅炉实验台，共2台。

四、所需耗材

胶管、加热电阻丝等。

五、实验原理、方法和手段

工业锅炉演示模型，亦即锅炉自然水循环实验装置的结构示意图如图3所示。装置由左右对称的两组自然水循环系统组成，每组系统各由7根玻璃制止升管、3根玻璃制下降管、

1个上锅筒和1个下集箱所组成。两组系统都安装在同一个支架上，每根上升管都缠有额定功率为500W的加热电热丝。实验装置的整体结构及上升管和下降管的安排布置如图4所示，上升管加热电热丝的电路图如图5所示（电路中电热丝的编号与上升管的编号相对应）。各上升管的加热可以通过相应的调压器来调节输入电压，也可以利用加热开关来接通或断开电源（参看图4和图5），由此可以调节各上升管的加热程度（或停止加热），从而可以演示出上升管和下降管中正常的自然水循环水汽流态、柱状和弹状汽泡的出现，也可以演示自然水循环中常见的故障一停滞和倒流。

演示时，也可以通过电流检测按钮，观察和测定加热电路中的电流大小，从而可以计算出加热电功率。

由于实验装置的电气系统为左右对称共用，使用时调整任何操作部分，将对两个水循环系统同时作用，因而可以在模型两侧的相应对称玻璃管中同时看到基本相同的现象。

实验装置的操作面板如图6所示。操作面板上的仪表、开关和调压器等的符号，以及它们的电路联接可参看图5的电路图，以便理解其具体功能和作用，有助于操作和演示。操作面板上：

T1（1,4），T2（2,5），T3（3,6）—分别是上升A1、B1和A4、B4；上升管A2、B2和A5、