一种蒸汽锅炉的设计方法技术

本发明专利技术提供了一种蒸汽锅炉设计方法，包括上锅筒和下锅筒和连接在上锅筒和下锅筒之间的上升管和下降管，所述上升管内设置稳流装置，所述稳流装置为正方形通孔和正八边形通孔组成，随着上升管管径的增加，正方形通孔的边长也不断增加。本发明专利技术提供一种新式结构的稳流装置的蒸汽锅炉设计方法，采取此方法设计的锅炉，在上升管内存在汽液两相流动时，强化传热，同时减弱上升管的振动，降低噪声水平。

A Design Method of Steam Boiler

【技术实现步骤摘要】
一种蒸汽锅炉的设计方法
本专利技术是委托高校进行研发的项目。本专利技术属于蒸汽发生领域，尤其涉及一种蒸汽锅炉，属于IPC分类号F22领域。
技术介绍
从炉中接受热量、并使流体从低位流到高位的回路称之为“上升回路”，而接受热量、并使流体从高位流到低位的回路称之为“下降回路”。一个回路由一根管子或一组管子组成，这组管子从一个公共点，如联箱或蒸汽锅筒引出，终止于同样为联箱或锅筒这样的公共点。在大多数自然循环锅炉设计中，构成蒸发部分的受热管一般供流体向上流动，但在多锅筒锅炉中，蒸发管束的下降受热管则不然。在这种类型的锅炉中，下降受热管提供炉内和蒸发管束部分的上升管的全部循环流量。一方面，上升管的流体在向上过程中，一般是汽液两相流，从而使得上升管内的流体是汽液混合物，汽液两相流的存在使得影响了上升管吸热的效率。另一方面，从上升管出口到上锅筒这一段，因为这一段的空间突然变大，空间的变化会导致气体的快速向上流出和聚集，因此空间变化会导致聚集的汽相（汽团）从上升管位置进入上锅筒，由于气（汽）液密度差，气团离开接管位置将迅速向上运动，而气团原空间位置被气团推离壁面的液体同时也将迅速回弹并撞击壁面，形成撞击现象。气（汽）液相越不连续，气团聚集越大，撞击能量越大。撞击现象会造成较大的噪声震动和机械冲击，对设备造成破坏。在前面申请中也设计了多种解决上述问题的上升管装置，例如2017102546447多管式，但是此种装置在运行中发现，因为管子之间是紧密结合在一起，因此三根管子之间形成的空间A相对较小，因为空间A是三根管子的凸弧形成，因此空间A的大部分区域狭窄，会造成流体难于进入通过，造成流体短路，从而影响了流体的换热，无法起到很好的稳流作用。同时因为上述结构的多根管子组合在一起，制造困难。再例如2017102666326结构，虽然该结构解决了流体短路现象，但是却存在流通面积大大缩小的问题，导致流动阻力的增加。再例如2017102949490的环形稳流装置，环形结构中稳流装置采用环形结构，导致整体上稳流装置环空在周向上分隔不均匀，而且因为存在环形结构，使得环空的四个夹角的位置出现了小于90度的锐角，这会导致在小于90度的锐角部分存在流体流动短路的问题。针对上述问题，本专利技术在前面专利技术的基础上进行了改进，提供了一种新的蒸汽锅炉及其设计方法，从而解决上升管吸热效率低的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新的蒸汽锅炉，从而解决前面出现的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种蒸汽锅炉的设计方法，所述蒸汽锅炉包括上锅筒和下锅筒和连接在上锅筒和下锅筒之间的上升管和下降管，其特征在于，所述上升管内设置稳流装置，所述稳流装置是片状结构，所述片状结构在上升管的横截面上设置；所述稳流装置为正方形通孔和正八边形通孔组成，所述正方形通孔的边长等于正八边形通孔的边长，所述正方形通孔的四个边分别是四个不同的正八边形通孔的边，正八边形通孔的四个互相间隔的边分别是四个不同的正方形通孔的边；所述设计方法如下：随着上升管管径的增加，正方形通孔的边长也不断增加。作为优选，但是随着上升管管径的越来越大，正方形通孔的边长不断增加的幅度越来越小。作为优选，所述上升管内壁设置缝隙，所述稳流装置的外端设置在缝隙内。作为优选，上升管为多段结构焊接而成，多段结构的连接处设置稳流装置。作为优选，上升管内设置多个稳流装置，相邻稳流装置之间的距离为M1，正方形通孔的边长为B1，上升管的边长为B2，满足如下要求：M1/B2=a*Ln(B1/B2)+b其中a,b是参数，其中1.69<a<1.70,4.86<b<4.87；11<B2<46mm；1．9<B1<3.2mm；15<M1<31mm。作为优选，a=1.692,b=4.863。作为优选，随着B1/B2的增加，a越来越小，b越来越小。作为优选，所述稳流装置包括下面两种类型中的至少一种，第一种类型是正方形中心稳流装置，正方形通孔位于上升管的中心，第二种类型是正八边形中心稳流装置，正八边形通孔位于上升管的中心。作为优选，相邻设置的稳流装置类型不同。作为优选，上升管内设置多个稳流装置，距离上升管入口的距离为H，相邻稳流装置之间的间距为S，S=F1(H)，满足如下要求：S’<0,S”>0。作为优选，上升管内设置多个稳流装置，距离上升管入口的距离为H，稳流装置的长度为C，C=F2(H)，满足如下要求：C’>0,C”>0。作为优选，上升管内设置多个稳流装置，距离上升管入口的距离为H，稳流装置的正方形通孔的边长为D，D=F3(H)，满足如下要求：D’<0,D”>0。作为优选，所述上升管内壁设置凹槽，所述稳流装置的外壳设置在凹槽内，所述外壳的内壁与上升管的内壁对齐。与现有技术相比较，本专利技术具有如下的优点：1）本专利技术提供一种新式结构的稳流装置的蒸汽锅炉设计方法，采取此方法设计的锅炉，在上升管内存在汽液两相流动时，强化传热，同时减弱上升管的振动，降低噪声水平。2）本专利技术提供了一种新式正方形通孔和正八边形通孔相结合的新式结构的稳流装置，通过正方形和正八边形，使得形成的正方形孔和正八边形孔的边形成的夹角都是大于等于90度，从而使得流体能够充分流过每个孔的每个位置，避免或者减少流体流动的短路。本专利技术通过新式结构的稳流装置将两相流体分离成液相和气相，将液相分割成小液团，将气相分割成小气泡，抑制液相的回流，促使气相顺畅流动，起到稳定流量的作用，具有减振降噪的效果，提高换热效果。相对于现有技术中的稳流装置，进一步提高稳流效果，强化传热，而且制造简单。3）本专利技术通过合理的布局，使得正方形和正八边形通孔分布均匀，从而使得整体上的横街面上的流体分割均匀，避免了现有技术中的环形结构沿着周向的分割不均匀问题。4）本专利技术通过正方形孔和正八边形孔的间隔均匀分布，从而使得大孔和小孔在整体横截面上分布均匀，而且通过相邻的稳流装置的大孔和小孔的位置变化，使得分隔效果更好。5）本专利技术通过设置稳流装置为片状结构，使得稳流装置结构简单，成本降低。6）本专利技术通过在上升管高度方向上设置相邻稳流装置之间的距离、稳流装置的孔的边长、上升管的管径、管间距等参数大小的规律变化，研究了上述参数的最佳的关系尺寸，从而进一步达到稳流效果，降低噪音，提高换热效果。7）本专利技术通过对环形稳流装置各个参数的变化导致的换热规律进行了广泛的研究，在满足流动阻力情况下，实现减振降噪的效果的最佳关系式。附图说明图1是本专利技术的蒸汽锅炉结构示意图；图2是本专利技术的蒸汽锅炉结构另一个实施例示意图；图3-1本专利技术稳流装置横截面结构示意图；图3-2本专利技术稳流装置横截面另一个结构示意图；图4是本专利技术稳流装置在上升管内布置示意图；图5是是本专利技术稳流装置在上升管内横截面布置的示意图。图中：1、上锅筒，2、下锅筒，3、上升管，4、稳流装置，41外壳，42管子，5、下降管，6下降管，7下锅筒，8上升管，9上升管，10炉膛燃烧室，11出口联箱，12烟道。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。本文中，如果没有特殊说明，涉及公式的，“/”表示除法，“×”、“*”表示乘法。如图1所述的一种蒸汽锅炉，包括上锅筒1和下锅筒2，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蒸汽锅炉的设计方法，所述蒸汽锅炉包括上锅筒和下锅筒和连接在上锅筒和下锅筒之间的上升管和下降管，其特征在于，所述上升管内设置稳流装置，所述稳流装置是片状结构，所述片状结构在上升管的横截面上设置；所述稳流装置为正方形通孔和正八边形通孔组成，所述正方形通孔的边长等于正八边形通孔的边长，所述正方形通孔的四个边分别是四个不同的正八边形通孔的边，正八边形通孔的四个互相间隔的边分别是四个不同的正方形通孔的边；所述设计方法如下：随着上升管管径的增加，正方形通孔的边长也不断增加。

【技术特征摘要】
1.一种蒸汽锅炉的设计方法，所述蒸汽锅炉包括上锅筒和下锅筒和连接在上锅筒和下锅筒之间的上升管和下降管，其特征在于，所述上升管内设置稳流装置，所述稳流装置是片状结构，所述片状结构在上升管的横截面上设置；所述稳流装置为正方形通孔和正八边形通孔组成，所述正方形通孔的边长等于正八边形通孔的边长，所述正方形通孔的四个边分别是四个不同的正八边形通孔的边，正八边形通孔的四个互相间隔的边分别是四个不同的正方形通孔的边；所述设计方法如下：随着上升管管径的增加，正方形通孔的边长也不断增加。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，但是随着上升管管径的越来越大，正方形通孔的边长不断增加的幅度越来越小。3.如权利要求1所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，谷潇潇，江程，李红云，胡全君，
申请(专利权)人：青岛金玉大商贸有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37