经分析可以确定，螺纹管灰磨损的影响因素包括：螺纹管的结构参数——管内径d、螺距t、螺纹深度e、磨损部位距入口端的距离Ｌ；颗粒特性参数——粒径dp、平均硬度Ｈp及密度ρ＇；气体流场参数——气流速度ω、密度ρ＂、黏度ν＂和灰浓度μ；另外，还有管材硬度Ｈt和磨损时间τ。可见，影响管内磨损的因素很多。为便于整理试验数据，使试验结果有广泛的意义，本文用相似理论（2）推导准则数并建立关系式。

描述螺纹管内灰磨损的无因次量群可以表述为：

式中△Gm——单位螺距的磨损量。

其因次关系式为：

[π]=[M]a[LT-1]b[ML-1T-2]c1+c2[ML-3]f+g[L]h1+h2+h3[T]i[L]J+k[ML-3]m[L2T-1]n        （2）

按因次分析π定理（2），由（2）得如下无因次准则：

     

      由于仅研究碳钢螺纹管，故π５可以不考虑；另外，本研究不涉及时间相似问题，故π１０也不考虑，由此得如下准则关系式：

      由于螺纹管内磨损量与其影响因素成指数关系（１）因而式（３）可以写成：

         式中Re——雷诺数；

        St——斯托克斯数。

2  螺纹管内磨损试验

试验装置如图２所示。试验采用９根不同结构参数的螺纹管，具体参数见表１。试验件是用电火花切割法由试验管上切割下的瓦状块，结构形式见图３.

表１试验件结构参数

      表中nm——名义磨损螺距个数，为试验件螺纹（迎风面中部）总长与单位螺距螺纹总长之比。

      本试验要求测量的量有磨损量△Gm、气流平均速度ω、灰粒浓度μ、密度ρ＇、灰粒平均硬度Hp、平均粒径dp和磨损时间τ等。其中△Gm用感量为0.1mg的TG-328A型光电分析天平称量。试验前试件重G1，试验后用脱脂棉将试验件内壁积灰揩拭干净，称得重量为G2，则：

                                                            △Gm=（G1-G2）/nm                       （5）

其他量的测量文献（3）。

对试验管6的三个试验件61、62、63的试验结果如图4所示。由图可以看出，螺炉管内磨损沿管方向有所增加，但越往后变化越不明显。

      按式（4）对大量的试验结果 进行回归，得磨损量计算公式：

        

      上式计算值与试验值的误差大都在±13%以内。上式的试验范围为：W=6.0～45m/s。d0=75～233μm，e/d=0.020～0.066，t/d=0.32～0.92。由式（6）可以看出，磨损量与气流速度3.233次方成正比，气流速度是影响管内磨损的最为重要的因素。由式（6）还可以看出，在试验范围内，螺距t和螺纹深度e的增加都会使单位螺距的磨损量加大。

      由部分试验数据绘制的试验曲线如图5所示。

3  螺纹管内磨损对强度及传热的影响

      螺纹管由于内壁磨损而导致局部壁厚减薄，最大减薄量计算公式如下：

△I=β△Gm/γSm                        （7）

式中△I——最大壁厚减薄量；

      β——局部修正系数，最大减薄处减薄量与平均减薄量之比；

      Sm——单位螺距的磨损面积；

      γ——金属比重。

      螺纹管内的磨损主要集中于螺纹的迎风面，如图6所示（3）。最大磨损部位为螺纹迎风面的中上部而不是顶部，顶部的磨损减薄量甚至小于整个迎风面的平均减薄量。单位螺距的磨损面积按图7简化后为：

（实测BC=4.5mm。）

磨损部位取为管子的末端，据文献（10），取β=3.25。

设W=25m/s,t=25mm,e=2mm,dp=44mm,μ=3.67g/m3, dp=100μm,τ=3000h(年运行小时)，Hp=7.0（莫氏）,Ht=150（维氏）,L=3m,ν＂=82×10-6m2/s,ρ＂=1.293g/m3,γ=7.8×10-3g/mm3,则由式（6）、（7）、（8）得：

△I=0.119mm

      可见，年最大壁厚减量较大，但由于壁厚一般等于3.0～4.0mm，有较大壁厚裕度，而且实际运行速度常小于设计速度，因此，设计速度小于25m/s时，管壁磨损对强度的影响很小。

      螺纹管磨损后，螺纹深度e降低，因而对换热系数有一定的影响。考虑较恶劣工况所作的计算表明，螺纹管的摸酸虽然对阻力系数的下降有较大的影响，但对对流换热系数的影响却不大（3）。计算表明，螺纹管内磨损与积灰共同使传热系数下降不会大于5%（3）（4）。

4  结论

（1） 螺纹管内灰磨损沿管长方向逐渐增加，而且越往后，增加的幅度越小。

（2）螺纹管内灰磨损与Re数的3.233次方成正比，气相速度是影响管内磨损的最重要因素。

（3）螺纹管结构参数也是影响管内磨损的重要因素之一，螺距t和螺纹深度e的增加都会使单位螺距的磨损量加大。

（4）影响螺纹管内灰磨损的另一因素是颗粒特性，颗粒平均粒径dp和硬度Hp的变化都会使管内磨损发生变化。颗粒浓度μ对管内磨损也有明显作用。

（5）螺纹管内会磨损对强度和换热能力的影响不大。