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超临界锅炉水冷壁的传热恶化研究
随着电力行业的发展，超临界发电技术已成为一种重要的发电方式，而超临界锅炉作为其核心装备之一，其传热问题一直是学术界和工业界关注的焦点。水冷壁的传热恶化是其中一个重要的问题，本文将从原理、机理和解决措施三个方面进行探讨。
一、超临界锅炉水冷壁传热恶化的原理
1.1概述
当水冷壁所受的壁面热负荷达到一定值时，传热系数会出现剧烈的降低，即传热恶化。这种现象并不是一种固有的性质，而是由于实际运行中的各种不良因素叠加影响而导致的。水冷壁传热恶化使得过热器出口温度上升导致过热程度下降，进而影响汽轮机的效率。因此，水冷壁传热恶化的研究对于保障超临界锅炉的可靠运行至关重要。
1.2影响因素
(1)水质。水中含气、含油等异物、氧化物和硅酸盐等具有腐蚀作用的物质会附着在管内壁面上，影响传热效果。
(2)管壁材料。不同材料的热导率不同，所以不同材料的传热性能也不同。
(3)热负荷和流速。水冷壁热负荷和流速越大，传热系数越低，热负荷和流速越小，传热系数越高。
(4)管径和管长。管径和管长的不同也会产生不同的影响。
1.3规律
超临界锅炉水冷壁传热恶化规律如下：
(1)在一定压力下，传热系数和流量呈现负相关关系，随着流量的增加，传热系数会下降。
(2)在一定热负荷下，传热系数和压力呈现正相关关系，随着压力的增加，传热系数也会上升。
(3)当水冷壁内壁温升达到一定值时，传热系数剧烈下降，出现传热恶化现象。
二、超临界锅炉水冷壁传热恶化的机理
水冷壁传热恶化的机理涉及到多个因素，如壁面条件、水质、高温氧化产物（如Fe2O3、Mn2O3等）、物质传输、流动形态和管道几何形状等。
2.1磁场和电场对水冷壁传热的影响
磁场和电场对水冷壁传热的影响在实际应用中几乎没有被考虑，但实验和理论研究表明，这两者对热传递有明显的影响。磁场和电场均能影响水中的传热和流动，这是由于它们可以影响水的涡流、束流、对流、湍流等。
2.2对流传热
水冷壁中的对流传热是由于水流动与管内壁面接触而传热的，这种传热主要是由于管流中的涡流和影响流动的粘性耗散而引起的。对流传热受到流动状态、管道尺寸、水质和管壁温度的影响。
2.3热辐射
由于壁面温度高和水冷壁内部炉渣的热辐射作用，有可能对水冷壁中的传热产生影响。热辐射会增加水冷壁内部的温度，同时也会影响水冷壁表面的传热。
三、针对超临界锅炉水冷壁传热恶化的解决措施
针对超临界锅炉水冷壁传热恶化问题，可以采取如下措施：
3.1改进水质
改进水质是解决水冷壁传热恶化效果最直接和有效的方法之一。可以采用水化学预处理、沉淀、离子交换等方法，将水中的各种杂质和离子浓度控制在规定的范围内。
3.2优化热负荷和流速
热负荷和流速是影响水冷壁传热效果的两个重要因素。合理调整热负荷和流速可以减缓管内壁面的污垢生成，并提高传热系数。
3.3采用优质材料
不同材料的热导率不同，对传热系数会表现出显著的影响。采用热导率高的金属材料做水冷壁表面，可以避免传热效果的恶化。
3.4维护和清洁水冷壁
水冷壁经常维护和清洁，可以保持其表面的平整度和光洁度，减缓热传热系数下降的速度。
4.结论
超临界锅炉水冷壁传热恶化的研究是提高超临界锅炉运行效率的关键，其影响因素、机理和解决措施都是研究水冷壁传热恶化现象过程中的重要内容。要解决水冷壁传热恶化问题，需要从多个角度进一步探究其机理和规律，并制定相应的解决方案，提高超临界锅炉的可靠性和运行效率。