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三维肋片区域的速度分布有利于减缓肋片磨损

    管内湍流流动时流体质点的运动情况复杂，截面上某一固**的流体质点在沿管轴向前运动的同时，还有径向上的运动，使速度的大小与方向都随时变化。湍流的基本特征是出现了径向脉动速度，使得动量传递增加。

    三维管管内湍流时的速度分布目前尚不能利用理论推导获得，通过数值模拟和实验定性分析，如图4，其速度分布为：高流速、中流速、低流速3个区域，肋片区流速较低，当设计流速为U，中心区较大流速UMax=12～14m/s时，肋片区平均流速大约为0.5～1.5m/s，因此，在低粉尘浓度下肋片受到的冲刷磨损较轻。三维肋片是在金属管内、外壁采用刻切加工的方法加工而成，其肋面是一个曲面与平直面的结合体，称之为“三维”肋化技术，这既是一种新型加工工艺，又是强化换热的技术。

三维管管内湍流速度分布

    流体流过光滑圆管，边界层的情况存在流体边界层与固体表面的脱离，并在脱离处开始产生漩涡，流体质点碰撞加剧，形体阻力增加，造成大量的能量损失。边界层流动及速度分布如

管外边界层流动及速度分布

    三维管管外肋片破坏了流体绕流圆管时的流动边界层和分离区回流边界层，肋片使边界层得不到充分发展，流体绕流圆管时在壁面不会出现绕流脱体。2mm,肋顺排时轴向肋间距1~5mm,肋叉排时轴向肋间距2~8mm,肋螺旋排时轴向肋间距3~12mm。设计采用合适的间距S1、S2，除前后驻点附近的肋片外，大部分肋片处于烟气流速的低速区，同管内一样烟气对肋片磨损会减轻。

三维肋管单管结构特点  

1.1　结构  

       三维肋管是一种新型的管内(外)侧强化传热元件,是对表面有针状、鳞状肋片的各种强化换热管件的总称,其热力性能优于目前已广泛用于各类换热器的螺纹管、二维内肋及波纹管等[2~8]。该涂层在沸腾传热时，涂层中的大量微孔变成为汽泡形成的核心，由于微孔内的汽泡处于四周受热状态，气泡核迅速膨大充满内腔，持续受热使气泡内压力快速增大，促使气泡从管表面细缝中急速喷出。只要管材壁厚不小于0.8 mm,各种普通金属光管(包括铜、 铝、不锈钢等)都可以通过**机床加工成三维内肋管、外肋管或内-外肋管。三维内肋管结构示意见图1,各种三维肋管单管样品见图2。                       

1.2 传热机理  

       三维肋管传热机理是,介质在流经翅高1~ 8 mm、0.5 mm×0.5 mm的针状肋后形成卡曼涡街 流动状态,这种流动促进了流体的湍流,三维肋的存在引起肋内加速,加速度的方向平行于热边界层,减少了边界层的厚度从而强化管内无相变传热。重庆市商顺换热设备有限公司是在1991年成立的重庆大学三维节能技术开发公司基础上发展起来的节能、环保型高科技企业，注册资本2000万元。由于液体在翅上表面张力减小,液体疏导容易,液膜厚度减薄,因而强化了冷凝传热。   

      一般说来,三维肋管单相流体的对流传热系数可达光管的2.5~6倍,沸腾传热系数可达光管的 2~5倍,冷凝传热系数可达光管的3~5倍。公司以建设节能环保型社会契机，不断优化高效节能技术，把先进的化热器技术应用到各行各业，努力成为节能环保事业的实践者。强化管外冷凝膜系数较高可达光管的17倍(强化管内冷凝效果同样显著),强化管内冷凝膜系数可达光管的2~3倍,总传热系数至少提高35%,综合换热性能是其它强化换热元件不可比的。

三维传热器计算在大型煤粉锅炉炉膛中的应用

    随着发电锅炉容量和参数的不断提高，对锅炉运行的可靠性和经济性要求亦愈加严格。因此,准确地进行炉膛传热计算对于大型发电锅炉设计的成功与否十分重要。

    对于大型锅炉的炉膛，其上部通常布置有相当数量的屏式过热器，“锅炉机组热力计算标准方法”将屏式过热器简单地处理成炉膛辐射受热面，且采用零维模型，屏式过热器的传热计算很不准确。满液式蒸发管介绍满液式蒸发管在外表面上开有鱼鳞状的细槽,形成密集的小孔，并在管表层下形成互相连通的环形通道,(冷媒通过时)可以产生连续不断的气泡,所以它可获得优异的高度汽化的热传导性能。而通常的锅炉炉膛传热三维数值计算方法采用全炉膛统一的计算分区形式，不能适用于大型锅炉炉膛传热计算。

    屏式过热器的准确传热计算目前已成为大型锅炉设计的主要问题。管带式翅片管束，由波带形翅片与扁管相间叠合而成，即在一条波形带状翅片的脊背上，沿垂直于气流方向，贴置若干根扁管，翅片与扁管采用钎接方法连接。针对这一问题，由学者提出了上、下炉膛分体耦合的炉膛传热计算模式，并且应用此模式和二阶假想面法建立了大型煤粉锅炉炉膛传热工程化三维数值计算方法。此方法不受上、下炉膛计算分区兼容条件的限制，可以按计算精度的要求细化上、下炉膛的传热计算，为大型煤粉锅炉屏式过热器的准确传热计算提供了一个可靠的方法。