引言
螺纹管作为一种高效强化传热元件，目前已广泛地应用于锅壳锅炉和其他换热器上，其结构如图1所示。
对于燃煤锅壳式锅炉，烟管内烟气温度变化范围约为900~200℃。在这种情况下，管内的干松灰沉积规律。
实际观察表明，螺纹管内积灰较光还少[1]，但是，由于没有一个定量的概念，螺纹管内积灰对传热的影响程度如何无从得知。文献[2]对螺纹管内积灰分布规律作了有意义的探讨，但是没有给出适用于不同管结构参数和灰样的积灰量计算公式。因此，进一步试验研究螺纹管管内积灰规律是很有实际意义的。
1 螺纹管积灰的试验研究
试验装置如图2所示。其中试验件是用电火花切割法从螺纹管上切下的瓦状块，见图3，其结构参数见表1。
试验主要测量值有：气相速度W、灰粒平均浓度μ、灰粒细度R40和积灰量△GJ等，积灰量△GJ的测量方法：用感量为0.1mg的TG-328A型光电分析天平称量试验后试件重量GJ1，然后用脱脂棉将试验件上的积灰揩试干净，再称重量GJ2，则单位螺距的积灰量为：
△GJ=（GJ-GJ）2/nJ （1）
其他量的测量见文献[3]
对所有的11个试验件作积灰试验，，积灰达稳态后取下观察，发现积灰主要集中在螺纹的背风面，其他处不积灰，如图4所示。
这主要是因为在螺纹的背风面形成图5所示的停滞旋涡区，惯性较小的细颗粒被带进该区后，受离心分离作用沉积于壁面。而在别处，由于粗颗粒的强烈冲刷，细颗粒不可能沉积下来。经分析发现，积灰颗粒的粒径多数小于40μm。
螺纹管内积灰沿管长分布如图6所示
由图可以看出，管内积灰沿管长方向逐渐减少，越往后减少的幅度越小。
螺纹管内积灰沿圆周方向分布如图7所示。从图中可以看出，积灰沿圆周方向分布均匀。
试验发现，气相速度达一定值后，对积灰量无影响，如图8所示。
由于沉积于管内的灰粒大多数小于40μm，因此本文用R40作为表示灰粒分布对积灰影响的参数，部分试验结果如图9所示。由图可以看出，在试验范围内，积灰量随R40的增大而减少，即细灰粒减少，积灰量也减少。
根据上述试验结果并参考文献[2]的积灰量计算公式，本文采用下列回归关系式：
△GJ=a+bLn·[(R40)c(l/d)ζ(t/d)g(L/d) h] （2）
由大量试验数据回归得螺纹管内积灰量计算公式为：
式中△GJ——单位螺距积灰量，mg
R40——筛余量，%
t——螺距，mm
d——内径，mm
l——螺纹深度mm
L——试验件距入口处距离，mm
公式（3）的计算值与试验值的误差大都在±5.6%以内。试验条件：l/d=0.020～0.066，t/d=0.32～0.92， R40=85.832～99.1%，W=6.0～38.0m/s。
2 螺纹管内积灰对传热的影响
螺纹管内壁积灰，使导热热阻增加，降低传热能力。但由于螺纹管积灰集中在占管内面积很小比例的螺纹背风面，因而对传热影响很小。简单估算如下：
设螺纹管参数为d=44mm，l=1.0mm，t=15mm。如图10所示，将螺纹曲面简化为平面，则单位螺距的换热面积为：
单位螺距积灰部分的面积为：
假设单位螺距积灰量为△GJ=2.0 mg，则积灰厚度为
式中γd——积灰堆积比重，其γd=0.48×10-3g/mm3
积灰后的传热系数为
式中α1——管内侧对流换热系数，取α1=93.04W/m2·℃
λ2——灰污层导热系数，取λ2=0.1163 W/m2·℃
管内不积灰时，传热系数为：
K=α1 （5）
由式（4）、（5）得传热有效系数：
可见，螺纹管内积灰对传热性能影响很小。
3 结论
（1）螺纹管内积灰沿圆周方向分布均匀。
（2）螺纹管内积灰随距入口端距离的增加而减少，且越往后减少绝不明显。
（3）仅在螺纹的背风面积灰。
（4）试验范围内（6～38m/s），气相速度对积灰无明显影响。
（5）螺纹管内积灰随螺纹深度增加而增大，随螺距的增大而减少。
（6）R40增大，积灰量减少。
（7）螺纹管内积灰对传热性能影响很小。
