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      經(jīng)分析可以確定,，螺紋管灰磨損的影響因素包括：螺紋管的結(jié)構(gòu)參數(shù)——管內(nèi)徑d,、螺距t、螺紋深度e,、磨損部位距入口端的距離Ｌ,；顆粒特性參數(shù)——粒徑dp、平均硬度Ｈp及密度ρ＇,；氣體流場參數(shù)——氣流速度ω,、密度ρ＂、黏度ν＂和灰濃度μ,；另外,，還有管材硬度Ｈt和磨損時間τ�,？梢�,，影響管內(nèi)磨損的因素很多。為便于整理試驗數(shù)據(jù),，使試驗結(jié)果有廣泛的意義,，本文用相似理論（2）推導(dǎo)準則數(shù)并建立關(guān)系式。

描述螺紋管內(nèi)灰磨損的無因次量群可以表述為：

式中△Gm——單位螺距的磨損量,。

其因次關(guān)系式為：

[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）得如下無因次準則：

     

      由于僅研究碳鋼螺紋管，故π５可以不考慮,；另外,，本研究不涉及時間相似問題，故π１０也不考慮,，由此得如下準則關(guān)系式：

      由于螺紋管內(nèi)磨損量與其影響因素成指數(shù)關(guān)系（１）因而式（３）可以寫成：

         式中Re——雷諾數(shù),；

        St——斯托克斯數(shù)。

2  螺紋管內(nèi)磨損試驗

試驗裝置如圖２所示。試驗采用９根不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的螺紋管,，具體參數(shù)見表１,。試驗件是用電火花切割法由試驗管上切割下的瓦狀塊，結(jié)構(gòu)形式見圖３.

表１試驗件結(jié)構(gòu)參數(shù)

      表中nm——名義磨損螺距個數(shù),，為試驗件螺紋（迎風(fēng)面中部）總長與單位螺距螺紋總長之比,。

      本試驗要求測量的量有磨損量△Gm、氣流平均速度ω,、灰粒濃度μ,、密度ρ＇、灰粒平均硬度Hp,、平均粒徑dp和磨損時間τ等,。其中△Gm用感量為0.1mg的TG-328A型光電分析天平稱量。試驗前試件重G1,，試驗后用脫脂棉將試驗件內(nèi)壁積灰揩拭干凈,，稱得重量為G2，則：

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

其他量的測量文獻（3）,。

對試驗管6的三個試驗件61,、62、63的試驗結(jié)果如圖4所示,。由圖可以看出,，螺爐管內(nèi)磨損沿管方向有所增加，但越往后變化越不明顯,。

      按式（4）對大量的試驗結(jié)果 進行回歸,，得磨損量計算公式：

        

      上式計算值與試驗值的誤差大都在±13%以內(nèi)。上式的試驗范圍為：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,，磨損量與氣流速度3.233次方成正比，氣流速度是影響管內(nèi)磨損的最為重要的因素,。由式（6）還可以看出，在試驗范圍內(nèi),，螺距t和螺紋深度e的增加都會使單位螺距的磨損量加大,。

      由部分試驗數(shù)據(jù)繪制的試驗曲線如圖5所示。

3  螺紋管內(nèi)磨損對強度及傳熱的影響

      螺紋管由于內(nèi)壁磨損而導(dǎo)致局部壁厚減薄,，最大減薄量計算公式如下：

△I=β△Gm/γSm                        （7）

式中△I——最大壁厚減薄量,；

      β——局部修正系數(shù)，最大減薄處減薄量與平均減薄量之比；

      Sm——單位螺距的磨損面積,；

      γ——金屬比重,。

      螺紋管內(nèi)的磨損主要集中于螺紋的迎風(fēng)面，如圖6所示（3）,。最大磨損部位為螺紋迎風(fēng)面的中上部而不是頂部,，頂部的磨損減薄量甚至小于整個迎風(fēng)面的平均減薄量。單位螺距的磨損面積按圖7簡化后為：

（實測BC=4.5mm,。）

磨損部位取為管子的末端,，據(jù)文獻（10），取β=3.25,。

設(shè)W=25m/s,t=25mm,e=2mm,dp=44mm,μ=3.67g/m3, dp=100μm,τ=3000h(年運行小時),，Hp=7.0（莫氏）,Ht=150（維氏）,L=3m,ν＂=82×10-6m2/s,ρ＂=1.293g/m3,γ=7.8×10-3g/mm3,則由式（6）、（7）,、（8）得：

△I=0.119mm

      可見,，年最大壁厚減量較大，但由于壁厚一般等于3.0～4.0mm,，有較大壁厚裕度,，而且實際運行速度常小于設(shè)計速度，因此,，設(shè)計速度小于25m/s時,，管壁磨損對強度的影響很小。

      螺紋管磨損后,，螺紋深度e降低,，因而對換熱系數(shù)有一定的影響�,？紤]較惡劣工況所作的計算表明,，螺紋管的摸酸雖然對阻力系數(shù)的下降有較大的影響，但對對流換熱系數(shù)的影響卻不大（3）,。計算表明,，螺紋管內(nèi)磨損與積灰共同使傳熱系數(shù)下降不會大于5%（3）（4）。

4  結(jié)論

（1） 螺紋管內(nèi)灰磨損沿管長方向逐漸增加,，而且越往后,，增加的幅度越小。

（2）螺紋管內(nèi)灰磨損與Re數(shù)的3.233次方成正比,，氣相速度是影響管內(nèi)磨損的最重要因素,。

（3）螺紋管結(jié)構(gòu)參數(shù)也是影響管內(nèi)磨損的重要因素之一，螺距t和螺紋深度e的增加都會使單位螺距的磨損量加大,。

（4）影響螺紋管內(nèi)灰磨損的另一因素是顆粒特性,，顆粒平均粒徑dp和硬度Hp的變化都會使管內(nèi)磨損發(fā)生變化,。顆粒濃度μ對管內(nèi)磨損也有明顯作用。

（5）螺紋管內(nèi)會磨損對強度和換熱能力的影響不大,。