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，截面上某一固定点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***轻。能通过调整肋片的数量、高度和布置方式等调整管壁温度，有利于降低低温腐蚀风险。

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***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。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。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。

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]。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)都可以通过专用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。公司开发和生产的三维内外肋片管和三维薄液膜凝结管是新一代管内外强化换热原件，热力性能优于H型翅片管、螺旋翅片管、螺旋槽管、扭曲管，二维内肋管以及波纹管等。

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。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。横纹槽管横纹管的强化机理为：当管内流体流经横向环肋时，管壁附近形成轴向游涡，增加了边界层的扰动，使边界层分离，有利于热量的传递。

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。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。在两块波纹板形成的二维流道内，当上下波纹板的波纹的振幅、频率不相同时，流动和传热特性会有什么样的表现，这方面的研究还鲜有报道。

螺旋折流板换热器

螺旋折流板换热器是较新发展起来的一种管壳式换热器。与常规折流板相互平行布置方式不同，它的折流板相互形成一种特殊的螺旋形结构，每个折流板与壳程流体的流动方向成一定的角度，使壳程流体做螺旋运动，能减少管板与壳体之间易结垢的死角，从而提高了换热效率。在气—水换热的情况下，传递相同热量时，该换热器可减少30％~40％的传热面积，节省材料20％~30％。此换热器尤适宜于处理含固体颗粒、粉尘和泥沙等流体。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。