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Ka 377
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v 383
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Clx 400
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JN 402
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J 403
3—3各种钢材导热系数λ 404
3—4鳍根平均热负荷与管子正面外壁热负荷的比值K 405
3—5鳍片部分内壁均流系数JN1、JN2 406
3—6鳍片部分平均均流系数J1、J2 407
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Cd 427
3—28（b）热负荷修正系数Cq 427
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△tn1 433
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ε 453
7—2集箱摩阻系数比σ 455
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