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，一次风空预器，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。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。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。

新型强化换热管壳程流动

针对燃气壁挂炉中二级换热器可利用的新型强化换热管，本文采用三维数值模拟方法，从速度—压力场协同性、综合评价因子ε、速度—温度场协同角三个方面对扭曲管、波节管、波纹管开展研究。结果表明扭曲管对于管外流动的强化效果优于波节管和波纹管，热媒式空气预热器，三场协同性较好。Relt;4500时扭曲管换热系数高，4500lt;Relt;8000波节管换热系数高；波节管的波峰对于强化换热和减阻作用显著，主要体现在波峰与周围管束形成缩放通道，茂名空预器，能够优化速度—压力场协同性同时减薄边界层；波纹管的纵向冲刷压降、强化换热表现均弱于波节管和扭曲管。计算结果为管壳式换热器设计提供一定的理论和依据。

三维肋管的优点

（1）增加管壁粗糙度：在三维肋片管生产过程中，一方面，刀具刮起金属管壁表面，形成肋片和凹坑，使未加工表面高于加工表面，形成粗糙凸起物，脱硝空预器冷端低温腐蚀，另一方面，经刀具加工后的表面的粗糙度要高于初始表面的表面粗糙度，形成一个个微小的粗糙凸起物。两种粗糙凸起物，可增强流动的湍流度，同时能*流体边界层的充分发展，可大大强化流体与壁面的换热强度，并减少积灰。

（2）减小当量直径：沿圆周方向的多个肋片，减小了工质流通面积，同时增加了湿周，可同时减小当量直径。而湍流对流换热系数与当量直径的0.2次方成反比。

换热管外表面的三维肋片，除了具备前面描述的影响机理外，还解决了流体绕流光管时，层流到湍流转变、湍流边界层与壁面脱离两个区域换热能力弱的问题。管外肋片*了流体绕流圆管时的流动边界层、分离区回流边界层，肋片将边界层截流成为了短节流，流体绕流外肋管时在壁面消除或减弱流动分离，降低了绕流脱体阻力。