野丫头的幸福
范文一：自然界的水循环知识分析
自然界的水循环知识分析
地球上各种水体都处于不断的循环运动之中，陆地各种水体不仅自身都有各自的运动系统和运动规律，而且它们之间又彼此密切联系、相互制约，共同构成了一个较大的循环运动系统，而这一循环系统又是全球水循环系统的一个重要组成部分。由于水在地理环境中具有三种变化的特性，因此在组成地理环境的各要素中，水是最活跃的自然要素之一。同时水也是地球上人类和一切生物得以生存的必要条件和物质基础，水是人类生存和发展不可缺少的一种宝贵的自然资源。为此，掌握自然界的水循环知识显得非常重要。
一、水循环的简要阐述
（一）水循环概念
在太阳能和地球表面热能的作用下，地球上的水不断被蒸发成为水蒸气，进入大气。水蒸气遇冷又凝聚成水，在重力的作用下，以降水的形式落到地面，这个周而复始的过程，称为水循环。
（二）水循环分类
（1）分类一：大循环和小循环。从海洋蒸发出来的水蒸气，被气流带到陆地上空，凝结为雨、雪、雹等落到地面，一部分被蒸发返回大气，其余部分成为地面径流或地下径流等，最终回归海洋。这种海洋和陆地之间水的往复运动过程，称为水的大循环。仅在局部地区(陆地或海洋) 进行的水循环称为水的小循环。环境中水的循环是大、小循环交织在一起的，并在全球范围内和在地球上各个地区内不停地进行着。
（2）分类二：海陆间循环、陆地内循环、海上内循环（见图）。
二、水循环的列表分析
三、水循环的难点分析
影响水循环的因素是学习中的理解难点，主要为自然和人为两大因素。
1. 自然因素主要有气象条件(大气环流、风向、风速、温度、湿度等) 和地理条件(地形、地质、土壤、植被等) 。
2. 人为因素对水循环也有直接或间接的影响。人类活动不断改变着自然环境，越来越强烈地影响水循环的过程：人类构筑水库，开凿运河、渠道、河网，以及大量开发利用地下水等，改变了水的原来径流路线，引起水的分布和水的运动状况的变化（目前人类主要通过对水循环中的地表径流环节施加影响，以改变水的空间分布）；农业的发展，森林的破坏，引起蒸发、径流、下渗等过程的变化；城市和工矿区的大气污染和热岛效应也可改变本地区的水循环状况。
例如，读“南水北调输水路线”示意图（见下图）和材料，回答：2000年重0月，国务院召开南水北调工程座谈会。朱总理在听取了有关部门的汇报和专家意见后，提出了“先节水后调水，先治污后通水，先环保后用水”的原则，强调南水北调工程的规划和实施要建立在节水治污和生态环境保护的基础上。
（1）解决华北地区水资源短缺最根本的措施是_________，但必须坚持的基本原则是_________。
（2）跨流域调水是利用_________和_________的原理解决水资源在地区上分布不均的方法。为了缓解天津和青岛两市水资源紧张的局面，我国已成功地建成了_________和_________工程。
[答案]（1）南水北调 强化节水意识，在节水的前提下调水(先节水后调水，先治污后调水) 。（2）水循环 水平衡 引滦入津 引黄济青
[简析]由于目前人类主要通过对水循环中的地表径流环节施加影响，以改变水的空间分布，因此主要通过改变水的空间分布是解决华北地区水资源短缺最根本的措施，为此结合有关知识不难得出结论。
四、水循环知识巩固练习
1. 水循环的主要动力是（ ）
A. 太阳辐射 B.重力
C.大气运动 D.水的三相变化
2. 人类影响最大的水循环环节是（ ）
A. 地下径流 B.地表径流
C.降水 D.蒸发
3. 有关长江水参与水循环的特点，正确的是（ ）
A. 只参与海陆间水循环 B.只参与内陆循环
C.只参与海上内循环 D.既参与海陆间循环，又参与内陆循环
4. 在水循环的各个环节中，海洋水进入大气所通过的环节是（ ）
A. 降水 B.蒸发
C.下渗 D.径流
5. 人类利用水循环和水平衡原理，化害为利的合理措施是（ ）
A. 扩大灌溉面积，过度抽取地下水 B.大面积排干湖泊和沼泽
C.大面积植树造林 D.实行人工降雨
6. 关于水循环的叙述，正确的是（ ）
A. 陆地上的水不断得到补充，水资源得以再生，主要依靠水的海陆间循环
B.与人类关系最密切的是内陆循环
C.水循环可联系水圈、大气圈、生物圈和岩石圈
D.水循环可在其联系的各圈层中进行能量交换，但不能进行物质迁移
7. 下列地理现象，直接参与地球上海陆间循环的是（ ）
A. 塔里木河水的蒸发 B.天山上的冰川
C.长江水注入东海 D.登陆台风形成的暴雨
8. 关于水循环的意义的正确叙述是（ ）
A. 使水资源得以不断更新，陆地淡水资源不断得到补充
B.使全球上的水体总量逐渐增加
C.使地球大气圈、水圈、岩石圈及生物圈之间进行能量交换
D.使物质沿着大气圈—水圈—岩石圈的过程进行迁移
9. 读水循环图，回答下面问题。
（1）图中各字母所表示的循环过程分别是：
A ；B ；C ；D ；；E ；F ；G ；H 。
（2）图中甲是循环；乙是循环，它能使陆地上的水和，使水资源得以；丙是循环。
（3）水循环主要通过大气中的输送和地表的输送而实现的，目前人类主要是通过影响输送而影响水循环。
（4）水循环是指自然界的水在圈、圈、圈和圈四大圈层中通过各个环节运动的过程。
范文二：自然界的水循环教材分析
人教版高中地理必修一第三章地球上的水 第一节自然界的水循环 教材分析
2013级地理科学专业 2013410171 徐旭
一、地理教材科标要求和教学目标分析
(一)课标要求
(二)课标解读
(1)运用示意图,说出水循环的过程和主要环节,说明水循环的地 理意义 。
本条标准要求进行科学观念教育,受初中阶段地理知识量的局 限, 依据学生学习实际状况很难抽象的理解水循环的过程, 因此要求 教师运用示意图结合实例, 分析水循环的过程和主要环节。 课程标准 要求的重点是结合实例, 将本堂课的内容结合实例, 分析地球表层的 水循环,这就为学生进行探究学习提供了良好的理论知识。
本节知识从义务教育阶段了解现象的层面, 上升为理解规律和成 因的层面。本节的知识内容覆盖了地理学习、地理问题探讨、地理实
验等活动, 其在数量上能够达到培养学生技能, 掌握地理科学方法的 要求。 本节的内容要素质量上有助于激活学生所存储的已有知识, 并 能将相关知识迁移到具体情景中, 同时也有助于学生熟练掌握和运用 各种地理技能,有助于学生熟练掌握地理方法运用的步骤、要领。 (2)用计算机设计气压带、风带的移动,水循环或洋流的运动的动 画。
本条标准涉及“活动建议” ,根据学校设备条件、师生实际水平 状况, 选择不同形式的途径进行模拟水循环的过程, 是改进教学方式 的好方式。
在地理教学中, 教师应该运用现代多媒体设备, 为学生提供更多 的直观的动画或者图示, 帮助学生更好的理解水循环的过程及主要环 节,并结合生活的例子分析水循环的地理意义。
(三)教学目标表述
1. 知识与技能
(1)能够利用所给资料,陈述陆地水体的各种类型以及各种水 体之间的相互转化规律,了解目前人类利用的水资源主要是淡水资 源,其数量是有限的。
(2)说出自然界水循环的类型、主要环节以及海陆大循环对地 理环境及人类活动的影响。
2. 过程与方法
(1)通过学习水循环,能够绘制“海陆间水循环示意图”,并 用简练的语言表述水循环的过程及意义。 培养学生的动手能力和知识 迁移能力。
(2)通过学习水的若干运动转化、更新规律,使学生能够结合 生活实际、解释生活中的实际问题,用科学的理念、发展的观点指导 个人行为。学会运用辩证的观点分析、解决问题。
3. 情感态度与价值观
(1)通过水循环的学习,使学生能够结合生活实际,解释生活 中的实际问题,用科学的理念、发展的观点指导个人行为。
(2)使学生增强水资源的忧患意识,树立科学的资源观,养成 节约用水的习惯。
二、地理教材知识结构和重难点分析
(一)知识结构
(1)知识结构分析
首先列出本节知识点并分析其关系。 相互联系的水体、 水循环的 过程、水循环的意义三个教学知识点,他们之间属于并列关系。其中 水循环中又包括海陆间循环、陆地内循环和海洋内循环三部分。 其次充实知识点内容,自然界的水循环需要了解自然界中都包括 哪些形式的水, 以及分布在地球上的各种水体; 在讲授水循环的过程 时需要明确水循环的概念、 水循环发生的领域以及三种循环都是怎样
进行的, 并通过水循环示意图讲解水循环过程; 水循环的意义需要明
确水循环对于自然环境及人类活动这两方面的影响。
(2
(二)重难点分析
1. 重点分析
(1
)以海陆间循环为主,将三种水循环的过程和环节综合在一
幅示意图中,使学生综合把握水循环。学生在学习后,应能绘制简图
说出水循环的过程和主要环节。
(2)重点把握水循环的地理意义:维持地球上各水体之间的动 态平衡,促进物质运动和能量交换,使淡水资源不断更新,对气候、 生态、地貌产生深刻影响。
2.难点分析
水循环过程中三种不同领域的水循环各自具有不同的特点。就教 师而言, 对该知识点的认识理解和表述要求比较高, 需要根据示意图 等为学生进行讲解和区分。 就学生而言, 本知识点可能造成一定的混 淆,并且水循环的部分过程不能亲眼所见,无法身临其境,缺乏相当 的地理感性认识, 对于学生清晰的区分和顺利的理解, 造成了较大的 困难。
三、地理教材图像图表和作业活动分析
(一)图像图表分析
1、水圈的构成(人教版教材 54页图 3.1) :地球上的水体包括海洋 水、陆地水和大气水,其中海洋水是最主要的。
本节教材第一课题主要讲述自然界中的水体及其相互联系,这部 分内容应该让学生通过图表来直观的感受海洋水在水圈里面的比重 以及水圈的构成。而分布在陆地上的各种水体也通过图表示了出来, 包括河流水、 湖泊水、 沼泽水、 土壤水、 地下水、 冰川水、 生物水等。 2. 陆地上的水体及其相互联系(人教版教材 54页图 3.2) :陆地上的 水体之间具有水源相互补给的关系。
分布在陆地上的各种水体虽然水量只占全球水储量的 3.47%,但 是在自然环境的作用非常巨大,它供应了人类生产和生活所需的淡 水。 从水的运动和更新的角度看, 陆地上的各种水体之间具有水源相 互补给的关系。图 3.2体现了冰川水融化可以补给河流水和湖泊水, 河流水与湖泊水相互补给, 地下水和地上水之间也存在相互补给的关 系。
3. 水循环示意图(人教版教材 55页图 3.3) :自然界中的水循环运动 时刻都在全球范围内进行着。
水循环发生的领域有:海洋与陆地之间,陆地与陆地之间,海洋 与海洋之间。 水循环示意可以将水循环的过程利用示意图直观的表示 出来, 其中海洋中的水通过蒸发到大气中, 大气中水汽一部分凝结成 云又通过降水返回到海洋中;另一部分通过水汽输送到达陆地上空, 凝结成云, 通过降水到达地面, 到达地面的水一部分成为地表径流最 终流入海洋,另外一部分通过下渗,成为地下径流,最终也将汇入海 洋; 而地表的湖泊水河流水等水体也会通过蒸发, 地表的植物会通过 蒸腾作用, 将水汽向上输送, 到达地面上空凝结降雨, 又落到陆地上。 这三种不同的水循环形式, 可以通过一个示意图直观的表示出来, 有 利于学生理解水循环在各个圈层中通过各个环节的连续运动。
(二)作业活动分析
1. 【读图思考】 河流补给是指河水的来源。 图中河流的补给可能涉及 哪几种水体?
教材中的图体现了陆地上的水体及其相互关系,根据图示河流中 河水的来源有一部分来自于冰川融水, 一部分来自于大气降水, 一部 分来源于湖泊,另外还有地下水位补给。
如果让学生自己凭空想象,无法将河流的补给考虑全面,通过图 示, 学生可以直观的观察到河流的全部河水来源, 并有利于学生的观 察能力。
2. 【活动】人类活动对水循环产生的影响。
通过阅读材料——黄河断流,来分析人类活动对水循环的有利影 响和不理影响, 进而提问人类能够干预和控制水循环的那些环节, 人 类应该采取那些设施缓解和避免黄河断流的发生。 教师应引导学生自 主阅读材料,并展开小组讨论,集思广益,充分发展学生的自主学习 能力与小组探究精神。
通过材料引出水循环人类活动和自然环境的影响。水循环可以维 持全球水的动态平衡,即总体来看,海洋水、陆地水和大气水不会增 多也不会减少; 水循环还能缓解不同纬度热量收支不平衡的矛盾; 水 循环又是海陆间联系的主要纽带, 陆地径流源源不断地向海洋输送大 量的泥沙、有机物和无机盐类;水循环还不断的塑造着地表形态;另 外水循环为人类生产生活提供充足的用水, 并不断更新着水体。 由此 可以看出水循环深刻而广泛地影响着全球的地理环境。
范文三：什么是洗车水循环？洗车水循环的工作原理是怎样的？
洗车水循环设备工作原理
随时自然环保的要求，和节约用水的意识加强，为了使人们在洗车的时候产生的废水得到有效的回收利用，于是便有了一直设备——洗车水循环设备。
什么事洗车水循环设备
处理设备是在沉淀处理基础上，研究出的通过采用化学和物理的综合处理方法对洗车污水中的混浊物（悬浮物）、油分、不溶性固体物质等杂物进行处理的处理设备；其装置是采用“综合过滤法”水处理的工艺而设计的，根据贮积法则和沉降物自行凝聚最大化的原理而采用的沉降过滤法，使其引入系统后上升的污水、废水通过自行研制的过滤层能够精确过滤、杀菌，在消毒后完全达到废水回用标准，从而能起到节约用水、环境保护的目的。 洗车循环水处理工艺流程一般为：洗车污水→调节池→砂滤器→砂滤器→除油装置→光催化反应器→洗车用水
洗车水循环设备特点
1、出水质好：洗车水循环设备采用物理与生物一体化的综合水处理工艺技术，在经过循环净化机处理的水，能拥有清澈透亮，无色无味的特点。在净化过程中，我们不用添加任何药剂，有效的避免了二次污染，清洗车辆不会对车身漆面产生任何不良影响。
2、节水率高：一般节水率能达到85%以上，注水一次，能够长期的循环使用。很大幅度的减少洗车的用水量，帮助我们节省用
水开支85%以上。
3、零排污：使用洗车水循环设备后，基本可以说是无污水排放，真正达到自然环保的要求。而沉淀水池中的污泥只需要定期清理就可以了。
4、洗车水循环设备占地面积小; 安装便捷，搬移方便。
5、洗车水循环设备为全自动傻瓜型。在安装调试好设备后，工作时只需要开通电源设备则自动运行工作就行了，无需人工控制和看管。
6、低耗能：洗车水循环设备在处理1吨水后，所耗费的电不足1度。
7、没有长期使用的耗材，不需要任何添加药剂，设备运行成本很低，仅是电费。
洗车水循环设备水处理设备的注意点
1、污水的产水量是按每小时计算的。
2、要注意原水进水的水质是什么水
3、制作纯水的工艺不一样，其价格也不一样。
小编结语：
相信有了这样一个设备，我们的地球也会更加绿色的。
范文四：锅炉水循环原理
锅炉水循环原理
京能集团运行人员培训教程
BEIH Plant Course
锅炉水循环
The Water Cycle of Boiler
MAJ
TD NO.100.2
目 录
1电站锅炉汽水蒸发过程流动和吸热的一般特性和原
理 ............................................................ 1
1.1蒸发系统的主要功能和要
求 ............................................................................................. 1
1.2蒸发系统主要设计原
则 ..................................................................................................... 2
1.3蒸发系统换热性能的主要参数和特
征 ............................................................................. 4
1.4管内工质流动特性的基本原理和参
数 ............................................................................. 6
1.5水循环的主要类
型 ........................................................................................................... 10
2亚临界及以下状态汽水介质在垂直管中的流动和传
热 .......................................................... 13
2.1垂直上升管内汽水流动和传热分
析 ............................................................................... 13
2.2垂直下降管内汽水流动和传热分
析 ............................................................................... 16
3亚临界及以下状态汽水介质在水平管中的流动和传
热 .......................................................... 22
4超临界压力及以上状态汽水介质的管内流动和换热特
点 ...................................................... 24
4.1存在临界点区
域 ............................................................................................................... 24
4.2存在拟临界温
度 ............................................................................................................... 24
4.3存在大比热
区 ................................................................................................................... 24
4.4超临界压力下的传热恶化类
型 ....................................................................................... 24
4.5影响传热恶化的主要因
素 ............................................................................................... 25
4.6超临界压力水蒸气的比容、比热和
焓 ........................................................................... 26
5自然循环锅炉的水循环原
理 ...................................................................................................... 27
5.1自然循环的原
理 ............................................................................................................... 27
5.2自然循环主要热力特征参
数 ........................................................................................... 28
5.3自然循环主要结构特
征 ................................................................................................... 30
5.4自然循环主要运行特
征 ................................................................................................... 32
5.6不稳定工况对锅炉水循环的影
响 ................................................................................... 34
5.7自然循环锅炉水循环方面的控制逻
辑 ......................................................................... 35
6直流锅炉的水循环原
理 .............................................................................................................. 36
6.1强制流动蒸发受热面中的流动多值
性 ........................................................................... 36
6.2直流锅炉蒸发受热面中流体的脉
动 ............................................................................... 42
6.3直流锅炉的传热恶
化 ....................................................................................................... 46
6.4直流锅炉的特
点 ............................................................................................................... 46
6.5直流锅炉的启动系
统 ....................................................................................................... 47
6.6直流锅炉的基本型
式 ....................................................................................................... 55
6.7直流炉的运行特
性 ........................................................................................................... 59
6.8超临界直流锅炉水冷壁横向裂纹失
效 ......................................................................... 62
6.9直流锅炉水循环方面的控制逻
辑 ................................................................................. 63
7.1控制循环锅炉基本原
理 ................................................................................................... 66
7.2控制循环锅炉一般设计原
则 ........................................................................................... 67
7.3控制循环锅炉技术特
点 ................................................................................................... 71
8锅炉缺水事故的预
控 .................................................................................................................. 78 8.1、汽包水位控制当前存在隐
患 ........................................................................................ 78
8.2、锅炉缺水事故的控
制 .................................................................................................... 80
I
8.3、锅炉缺水事故案例分
析 ................................................................................................ 81
9设备附
图..........................................................................................................................
............ 86
10题
库..........................................................................................................................
.................. 89
II
1电站锅炉汽水蒸发过程流动和吸热的一般特性和原理
电站燃煤锅炉汽水系统，是汽水介质在炉内吸收燃煤燃烧所释放的热
能，为汽轮机提供规定能级、品质和数量的蒸汽，将燃煤化学能转化为蒸
汽热能的换热系统，包括吸收预热热、将给水加热为接近饱和状态的省煤
器、吸收过热热和再热热的过热器和再热器，而蒸发设备系统(水冷壁，
自然循环包括汽包、下降管，控制循环还包括炉水循环泵)，就是吸收蒸
发热，把接近饱和状态的给水加热蒸发成为饱和蒸汽的设备系统，同时它
的表面以一定形状围成具有密闭性能的炉膛，为燃料着火、燃烧、放热提
供空间。其主要热力过程近视为燃煤发电厂整个热力循环(如下图)中的
5点至6点的水平段。汽水介质在锅炉蒸发系统工作过程属于管内吸热沸
腾、汽液两相流动过程，从内因方面看，其流动特性和吸热特性相互影响
且随着工质状态的变化而发生明显变化;从外部条件看，其受管系结构特性和烟气侧传热特性的影响。
1.1蒸发系统的主要功能和要求
1.1.1主要功能
汽水介质沿设定的汽水流程，以一定的流速和物理状态流过蒸发系统的管道、容器和设备，在水冷壁中其作为冷源，以管壁向火界面作为换热面，以燃烧的燃料为热源，以汽水物理状态和流速为主要因素决定的管内换热系数，壁厚、材质和内外清洁度决定的管壁导热系数和由烟气温度决定的火焰辐射换热系数的共同作用为综合换热系数，进行热量交换，使管内汽水总焓值平稳升高、管外烟气温度稳定下降、管壁温度在允许范围内;同时管内流动截面上的介质不因其与换热壁面(热源)的距离不同而产生物性、流速剧烈偏离的层流、热阻升高现象，直至在蒸发设备出口，都有与外部烟气温度相当的综合换热系数，确保整个蒸发
1
过程都处于安全状态，并将吸收了烟气热量、焓值升高的饱和蒸汽输给过热器系统;在蒸发设备出口，烟气温度可以满足换热系数相对较低的过热段受热面的安全。
1.1.2要求
(1)蒸发量及其焓值满足机组容量和负荷需求。
(2)炉水和蒸汽品质满足锅炉、汽轮机设备系统要求，控制管内化学腐蚀和结垢现象。
(3)蒸发受热面管子金属不发生因超温、温差过大、膨胀受阻、水动力
不稳定等异常工况而引起的热应力以及交变应力损伤现象。
(4)蒸发受热面管子外部不发生高温腐蚀和严重结焦现象。
(5)炉膛出口烟气温度满足后部受热面不结焦、不超温条件。
1.2蒸发系统主要设计原则
在锅炉设计过程中，以控制最危险部位的烟气温度和管壁温度为目标，确保水循环相关参数和结构能够适应由燃料特性决定的锅炉热负荷要求。
1.2.1首先根据煤种、机组容量和主要参数，设计和规定锅炉容积热负荷、截面热负荷和壁面热负荷，在确定了炉膛截面尺寸、高度和燃烧器分布形式等水冷壁总的边界条件后，再从烟气侧和汽水侧，计算壁面各部位的热负荷分布情况。
1.2.2根据各种负荷和工况下的蒸发设备入口、出口的汽水边界条件，结合在其加热过程中的物性变化，计算各部位的壁温最大值。
1.2.3选择合理的水循环方式、蒸发设备结构和工质参数，确保从烟气侧到管壁的热负荷与管壁到管内全截面汽水的综合换热系数相适应。
1.2.4水冷壁的设计特点和安全裕度
水冷壁设计最关键的设计参数在于水冷壁管内质量流速的选取。选取较高的质量流速， 可保证在任何工况下其质量流速都大于相应热负荷下的最低界限质量流速，保证水冷壁管有 足够的冷却能力。提高工质质量流速是改善传热工况，降低管壁温度，推迟、抑制、防止传 热发生恶化的最有效方法。
超临界和超超临界锅炉设计的一个重要原则是要使介质的大比热区远炉内热负荷最高的区域。
为了保证锅炉水冷壁的安全，要求水冷壁在任何工况情况下管壁温度都不能超温，并且管子之间(特别是相邻管子之间)的管壁温度相差不能太大，以避免产生太大的热应力而造成破坏。
对垂直布置的水冷壁而言，炉膛周界长度、管子直径、管间节距决定了它的质量流速的
2
大小。而管子直径和节距的选择都有一定的限制，例如管子的直径过细会造成水冷壁管热敏感性高，管子内壁上的结垢和热负荷的变化，使某些管子产生过大的管间流量偏差而使管子超温。因此管子内径的选择不宜过小。同时为了防止管间鳍片过热烧损，管间节距不能太宽，一般以鳍端温度与管子正面顶点温度相等作为鳍片宽度选择的原则。这样一来，在一定的炉膛周界情况下，如果直流锅炉采用垂直布置的水冷壁管，管子直径不能过细，其管子根数基本固定，而为了保证水冷壁管子的安全，必须保证一定的工质流量，所以垂直管圈的质量流速大小是受到严格限制的。
锅炉炉膛周界尺寸的增加与锅炉容量的增加是不成正比例的。容量较小的直流锅炉水冷壁往往单位容量炉膛周界尺寸过大，水冷壁管子内难以保证足够的质量流速。300MW容量的锅炉水冷壁不能设计成一次垂直上升型管圈;600MW容量的锅炉在负荷低于60%左右时质量流速也显得不足(这里指的是采用较粗的管子且无多次上升垂直全，即采用UP型一次上升水冷壁结构)。根据国外经验，燃煤锅炉水冷壁设计成一次垂直水冷壁管圈的极限容量最小应该在为700MW以上。
解决蒸汽锅炉炉膛周界和质量流速之间矛盾的方法一般有如下几种:
采用小管径和多次混合的水冷壁(如上锅300MW的UP型锅炉，采用内径11mm的管子);水冷壁采用工质再循环(低倍率和复合循环锅炉);采用多次上升管圈型水冷壁(FW型锅炉);在高热负荷区或汽化率高的水冷壁管段采用内螺纹管;采用螺旋管圈型水冷壁。得到广泛采用的是螺旋管圈水冷壁。例如，国产600MW超临界压力直流锅炉采用的就是螺旋管圈水冷壁。
螺旋管圈的一大特点就是能够在蒸汽锅炉炉膛周界尺寸一定的条件下，通过改变螺旋升角来调整平行管的数量，保证燃料较小的锅炉并列管束数量较小，从而获得足够的工质质量流速，使管壁得到足够的冷却，消除传热恶化对水冷壁管子安全的威胁。这样水冷壁的设计就可避免采用热敏感性太大的直径过细的管子。
设计螺旋管圈水冷壁的另一个要素就是螺旋管圈盘绕的圈数。这与螺旋角和蒸汽锅炉炉膛高度有关。圈数太少会部分丧失螺旋管圈在减少吸热偏差方面的效益;圈数太多增加水冷壁的阻力从而增加水泵功耗，而且在减少吸热偏差的效益方面增益不大，合理的盘绕圈数的推荐值是1.5~2.5圈左右。
内螺纹管即使采用光管水冷壁一半的质量流量(1500kg/m2s)，就可以避免在燃烧器局部高负荷区发生偏离核态沸腾(DNB)，即避免产生膜态沸腾，而且在上炉膛低热负荷、高干度区出现“蒸干”时，管子壁温的上升也比光管小得多，即可以控制“蒸干”时的壁温在钢材允许的范围内。
3
1.3蒸发系统换热性能的主要参数和特征
由于烟气侧温度比管壁温度高的多(1000?以上)，可以认为管壁的传导导热系数以及炉膛的火焰辐射换热系数，比管内汽水对流换热系数稳定的多，单位距离上的热量传递主要取决于管内对流换热，对流换热强的，管壁温度就会低一些;管内对流换热弱的，管壁温度就会相应升高，有抑制对流换热继续减弱的趋势，同时火焰对管壁的辐射换热会有所降低，管内外两侧热量传递趋于平衡。因此可以说。壁温是反映汽水、烟气两侧热交换是否平衡以及平衡点高低的数值，也是保证受热面安全的主要指标参数。为了保证每一个管子每个流通截面上的壁温在安全范围内，都必须首先从总体热量分配上控制该处的热负荷(火焰温度)与其管内总的对流换热能力相匹配。
从总体来看，对管内流体换热系数的影响因素的分析，可以将管内边界层甚至是整个截面上的流体层看作是在径向方向上，同时由外侧吸热、向内侧放热的流体界面，其两侧的换热系数不一致时，其内部焓值会发生变化，对于有稳定外部条件的管内工质，焓值变化更容易表现为比容变化:
亚临界压力及以下状态下，汽水存在两相区即湿蒸汽区域，而超临界压力及以上状态没有两相区，却存在大比热区;在这些区域内，壁面边界层内工质的能量状态和物理状态发生剧烈变化，径向分布的工质差别非常大，边界层流速梯度降低，且这一变化和差别随着热流密度的增大和工质流量的降低而急剧增加，在大到一定程度时工质径向紊流传质被抑制，低比热状态的介质被压迫在管壁上，传热恶化。
当管内工质出入口流量为零时，在热负荷非常小的情况下，管内工质也可以由其管壁中心低温工质和贴壁区向火侧高温工质的密度差，形成单
管内部的单相循环流动、均热、蒸发和膨胀过程，此时的管内换热系数非常小，壁温接近烟气温度，如果外部热负荷较大时，可能发生局部汽化或过热现象，这就是说必须控制燃料量，保证各部烟气温度不超过金属允许温度。
1.3.1管内工质的换热系数:
(1)工质比热容是单位质量工质热交换能力的指标参数。
1)存在温差传热的冷热源，比热较大的一侧温度降低幅度较低，也就是说其温度稍有变化就引起对侧的温度发生较大变化。但由于某一特定流体层内部的介质物性有一定差别且在发生变化，因此其平均比热容往往不是定值，可能发生明显变化，也就是说局部的大比热可能不会相应增加全部工质的综合换热系数，有时还会明显降低工质的平均换热系数。
4
2)当温度不变时，蒸汽的比热容随压力升高而升高;当压力不变时，随温度的升高而升高直至达到超临界状态下的临界温度(不同压力对应不同临界温度)。
3)单相水的比热比单相蒸汽比热大得多，且随压力和温度的升高而缓慢升高，在汽水交界的相变点，比热急剧增大，转变后又急剧降低，这对亚临界状态下的汽化潜热和超临界下的大比热区的机理都是一致的。
4)液态水的比热约为4kJ/(kg?K)，而水蒸气的比热大约为2kJ/(kg?K)左右。正常情况下，锅炉过热受热面和加热受热面中管内单相流体的a2=102,103W/(m2/?)，蒸发受热面沸腾换热的a2高达10 4 W/(m2/?)。
5)单相汽或水的换热系数都随其质量流速的增加而增加。
6)在压力接近临界压力(0.83倍的临界压力)时，介质温度处于拟临界温度(介质比热最大时的温度)附近，其放热系数有时增大、有时减小。温度高于拟临界温度的为蒸汽状态，低于拟临界温度的为液态状态。在拟临界温度附近，介质的物性随温度变化非常大，对传热影响较大。对于超临界压力下焓值低于1050kJ/kg的水和焓值高于2720kJ/kg的蒸汽，其放热系数可按单相流体计算;对于焓值在1050,2720kJ/kg的管内换热系数，除了与一般放热系数中参数有关外，还与单位质量流量的吸热量即内壁热强度与质量流速之比有关。
(2)对于存在液汽两相状态的蒸发段，由于其两相物性差别较大，特别是比容、比热容、焓值和粘度差别比较大，再加上相变区的汽化潜热或比热急剧转变现象的存在，使流体对外表现的物性(流速、换热系数)呈现出明显的不稳定性。
(3)管内工质紊流强度:管内流体边界层内部及其与中心区的速度梯度差，是截面上径向各流层的静压差推动边界层介质向中心混合，并在传质过程中实现管内均热的内在因素，是决定管内流体总的换热系数的主要条件，其表征参数是紊流强度，间接代表参数为管内平均流速。
管内介质沿管道流程的平均流速，更多的是反映了中心区流速，而边界层的流速方向在一定的结构下可能与主流方向有角度，其实际流速、比热和对中心区的换热系数决定了管内流体对管壁热交换的能力。中心区相对低的静压(流速快)，使汽相、高温流体等比容相对较大的介质容易在此聚集、换热，中心冷流体得到加热后，也更容易产生物相转换。也就是说，处于管外受热状态的管子，由管壁提供的热量使边界层介质焓值升高，
其在径向对中心区域紊流传质的同时也进行传热，但中心区域的物相密度相对较低的状态(如汽泡)并不意味着其温度或焓值水平比边界层高。
1.3.2管壁截面热负荷:对于通过边界层的热流密度、管内外热交换能量，乃至炉膛烟气辐
5
射对整个蒸发受热面的热量传递，都必须首先保证热量传递的各环节或界面的工质物性不发生剧烈变化，热量都能在各个环节稳定地传递，不发生积聚现象。
(1)对第一类传热恶化起决定作用的是受热面的热负荷，判定转入传热恶化的界限热负荷称为临界热负荷。
(2)烟气对各部位水冷壁的热量传播主要以辐射放热为主(占90%)，主要决定于截面热负荷和壁面火焰温度，一般情况下，投运的最上层燃烧区域上方附近最高;
(3)煤粉一次风布置比较集中时，燃烧器区域热负荷升高，不仅增大了传热恶化的可能性，而且因受热不均，水循环的安全性和经济性也会下降。
(4)锅炉低负荷运行时，虽然壁面温度有所降低，但热负荷分布的不均匀性更大，水循环的安全性和经济性下降。
(5)当炉膛火焰中心升高时，壁面热负荷和壁温的局部分布发生了变化，局部热负荷最高的位置也升高了，管内工质含汽空间段上移，流动阻力下降，水循环流速增大，但因壁面热负荷最大值总体水平变化不大，对水循环的影响较汽包压力的影响较小。
(6)火焰偏斜、直接冲刷水冷壁也是造成局部热负荷偏高的常见异常。
1.3.3管内通流面积与烟气侧换热面积的比值:对于一定容量和参数的锅炉，水冷壁对烟气侧的换热面积(炉膛高度、炉膛周界)已由煤种、机组容量和燃烧方式确定，蒸发系统出口(不一定是水冷壁出口)的工质总焓值或总焓增是一定的，而管内换热面积和通流面积(由管子内截面周长或面积或直径、管子节距、管排长度、管排上升角度或管内表面结构形式决定)是决定管内流动工况和换热系数的主要结构参数。
水冷壁出口为干度较小的湿蒸汽锅炉(如多次强制和自然循环锅炉)，其焓增有一部分通过在外部循环回路中放热给省煤器来水，使水冷壁入口工质焓值接近饱和水，水冷壁管内预热段和大干度湿蒸汽区较小，管内换热绝大部分以沸腾换热为主，从工质物性来看，总的换热系数大;没有外部循环的直流锅炉，其换热系数相对较小的单相预热段、大干度区较大，工质物性表现出来的总的换热系数相对较低;而从总的水冷壁通流量来看，相同容量的直流炉比多次循环炉小一半，因此必须减小其通流截面即减小管径(同时壁厚也减小，有利于换热)或管排数来提高工质流速、采用管内表面特殊形式(内螺纹、扰流子)，才能弥补物性换热系数低的不足。
1.4管内工质流动特性的基本原理和参数
1.4.1水动力特性:一定负荷下，经过锅炉受热面的工质质量流量与流动压降之间的关系。
Δp=f(G)或Δp=f(ρw)，作为实际粘性流体压力降的计算公式:
6
l()2
?p=(?ξ+λ)?ghd2
?P=?Pmc+?Pjb+?Pzw+?Pjs
ΔP为总压降，定义为管道始端和终端压力之差。ΔPmc、ΔPjb-摩擦阻力、局部阻力之和称流动阻力ΔPld;重位压降ΔPzw、加速压降ΔPjs。在电站锅炉水循环中，加速压降一般可以忽略不计。其中影响流动阻力ΔPld的因素有:
(1)摩擦阻力系数一般与管子粗糙度及工质雷诺数有关。在锅炉中，由于水温高，水的粘度小，因而水及蒸汽的Re数一般均为,105，管内流动工况在完全粗糙管区。此时摩擦阻力系数与Re数无关。一般情况下，水温越高流动阻力越小，而且越容易产生层流现象。
(2)流动阻力与循环流速的平方成正比，而循环流速又与质量流量、比容成正比，而工质比容与其温度和压力有关，水、蒸汽的比容随温度的升高而增加，蒸汽比容随压力的升高而降低。汽水在相变点附近比容发生大幅变化。
(3)一般情况下，蒸汽的流动阻力比水大得多。
(4)对于一次上升管来说，截面含汽率、介质温度即介质平均比容决定重位压降，其升高后阻力下降，循环水量的增加有利于管壁的冷却，这就是自补偿特性。但比容的增加，也同时增加了流动阻力，当截面含汽率、平均比容增加到一定程度，流动阻力增加的幅度大于重位压降降低的幅度时，总的管阻压降反而会升高，循环流量降低。
1.4.2单相流体的流动结构型式为层流和湍流(紊流);汽水混合物的流动结构型式(简称流型)比较复杂，影响因素有:压力、流量、热负荷、管子几何形状及流动方向。汽、液两相数量，即质量含汽率x不断变化;
汽、液两相间存在相对运动，产生汽泡趋中效应。汽水侧介质流动一般为紊流流动，其特点有:无序性:流体质点相互混掺，运动无序，运动要素具有随机性;耗能性:除了粘性耗能外，还有更主要的由于紊动产生附加切应力引起的耗能。扩散性:除分子扩散外，还有质点紊动引起的传质、传热和传递动量等扩散性能。
(1)由于管内贴壁边界层介质流速以较大梯度低于中心区域介质流速，因此其不断被中心区域卷吸混合，通过与中心区域介质的紊流传质过程，较好地实现了热量由管壁向中心区域的传递过程;这是决定管内介质对流换热系数的主要因素，对传热恶化现象起着重要影响作用。另外如果发生稳定的汽水相变，不同状态间的介质传质和传热能力也会明显提高。
(2)一般情况下，工质间相对流速越高，紊流特性就越强，互相卷吸混合的程度就越剧烈。
7
(3)汽液两相流的流动特征参数可分为两类:由物质平衡或热量平衡方程式算得的参数,流量参数、流体流动时的真实的流动特性参数,实际流动特性参数，由试验确定。
1.4.3主要指标参数:
(1)汽水混合物的质量流量Gh:单位时间内通过通道总流通截面的流体质量。
(2)汽水混合物的容积流量Qh:单位时间内通过通道总流通截面的流体容积。
Qh=Qq+Qs(m3/s)
(3)质量流速:单位时间流经单位流通截面的工质质量。
ρw=G0Gh= ff
相应热负荷下的最低界限质量流速是水冷壁设计时的主要参数。
(4)循环流速w0:上升管开始沸腾处的饱和水的质量流速。
ωo=GG,m/sw0=3600ρ'fssρ'Fw0=G
3600ρ'fss
式中:G0为工质的质量流量;f为管截面积，m2。
(5)质量含汽率:在汽水混合物中，蒸汽质量流量所占混合物总质量流量的比例。
w0"ρ"x=Gq/(Gs+Gq)='' w0ρ+w0"ρ"
对第二类沸腾传热恶化起决定影响作用的参数是质量含汽率。判定转入传热恶化区的含汽率称为临界含汽率，也称为界限含汽率。
(6)循环倍率K定义为:上升管中实际产生一公斤蒸汽需要进入多少公斤水。
K=G1= D0x
与界限含汽率相对应的循环倍率称为界限循环倍率，记为kjx。当k> kjx时，若运行中负荷变化，则水循环具有自补偿能力。反之，水循环将失去自补偿能力，随热负荷的增加，循环速度反而减小。
(7)上升管单位流通截面蒸发量:
Dss/Fss=3.6?0ρ'
K
自然循环锅炉质量含汽率一般0.2-0.4之间，循环倍率为最大2.5-5。
控制循环锅炉质量含汽率一般?0.4-0.5左右，循环倍率一般2-2.5。直流锅炉锅炉质量含汽率一般0.8-1，循环
8
倍率最小为1。
上升管单位流通截面蒸发量是研究循环速度与循环倍率的内在关系的重要参数，对于300MW机组，Dss/Fss的推荐值为650,800t/(m2.h)，界限值1300 t/(m2.h)。
(8)流量补偿特性:
流量偏差的影响因素大致是管组结构阻力系数分布、热负荷分布和重位压降分布。也取决于重位压差和摩擦阻力的比值大小，当工质流速很高、重位压差远小于摩擦阻力时，吸热量较强的管子摩擦阻力增大的数值大于重位压降减小的数值，所以流量减小。反则，在小流量下呈现正补偿特性。说明吸热偏差对管组的流量偏差具有双重影响。
1)超临界光管垂直管屏水冷壁为了保证炉膛下辐射区管内的质量流速，下辐射区的水冷壁流路一般设计为2,3次垂直上升。在现代大功率锅炉上，为了避免产生较大的热偏差和提高工质的质量流量，仅采用二次垂直上升的形式，两个流路之间用不受热的下降管相连接。水冷壁由中间联箱，工质的二次再分配易导致分配不均;以提高质量流速防止水冷壁的流动不稳定性，致使热偏差和流量偏差相互影响的不良作用扩大化，不适合变压运行;一般超临界锅炉光管水冷壁的设计质量流速高达2800,300Kg/m2s，流量分配为负流量补偿特性，受热偏高的管子流量反而会降低，容易发生管子壁温升高，不利于锅炉安全运行。
2)内螺纹垂直管屏的正流量补偿特性(自然循环特性)和负流量补偿特性(直流特性):即在亚临界工况下，管内工质流速很低(低于1200Kg/m2s)，水冷壁的动压损失(或流动阻力损失)在压力总损失中所占比例很小，静压损失(重位压降)起决定作用，流量分配为正流量补偿特性;负流量补偿特性，即在超临界工况下。内螺纹管内工质流量流速很高(大于1200Kg/m2S)，动压损失在总压力损失中比例很高，动压损失起决定作用，流量分配为负流量。内螺纹垂直管屏锅炉在低负荷亚临界范围内，由于自然循环的正补偿特性，能够抵抗膜态沸腾引起的传热恶化，在临界压力及以上范围内，也具有抵抗类膜态沸腾的作用，即使在大比热区的蒸汽也具有增强传热、降低壁温的作用。适宜于变压运行。
3)超临界压力下，工质的热物理特性决定了工质温度随吸热量增加的特性，并不会因为低流速
范文五：水循环教材分析
水循环
湘教版与人教版的比较
1. 结构
人教版有正文(相互联系的水体、水循环的过程和意义) 、读图思 考及活动
湘教版有引言、正文、两个活动、阅读
2. 图文内容
人教版:相互联系的水体的整体介绍结合水圈的构成示意图说明 水的种类及所占比例;读陆地上的水体及其相互关系的图思考问 题;水循环示意图,水循环的过程及意义。
湘教版:大规模水循环示意图结合文字说明水循环的过程;思考 活动;黄河输沙造陆——水循环改变地形的阅读,扩大同学知识 面;动手动脑实践活动。
相同点:二者都有水循环示意图,水循环的概念,过程,意义。 都有活动,让同学学会看图思考。
不同点:1)知识点上:人教版的内容讲述侧重于整体化,从整个 地球上来描述水体的存在与分布,讲各种水体间的关系。在水循 环的过程和意义上,人教版从水圈与其他圈层的一个关系来阐述, 以陆地与陆地之间,海洋与海洋间,陆地与海洋之间详细阐述; 湘教版对水所涉及的相关知识描述较少,在描述水循环过程中, 以在太阳能及地球重力的作用下,水发生循环运动,水循环塑造 多种地表形态。对水循环的描述较为简洁,狭小,在水循环的意
义上,也讲到了太阳能的推动作用,此外结合了人类目前面临的 水的问题,及一些解决方式,这是与人教版上的一个很大不同之 处。 2)思考问题上:人教版里是思考河流补给的相关问题。湘教 版上是围绕着水循环的动因,人类行为对水循环的影响来进行思 考。 3) 活动上, 人教版的活动是书本上的活动, 是脑力上的活动; 而湘教版的有实践活动,重视学生的实践能力锻炼。
综上可知:
人教版知识面较为广,对内容的深层次理解要求不大,知识点上 是整体结构化。而湘教版对知识的掌握要求深层次些,比较集中 化,知识面相对较窄,但注重学生的实践能力及联系生活。
3. 内容
转载请注明出处范文大全网 » 自然界的水循环知识分析
