管殼式換熱器作為重要的換熱設備，在石油化工生產領域廣泛應用，其換熱性能對這些領域的工藝流程影響較大。目前，油田三次采油中大量應用新型聚合物，導致管殼式換熱器結垢明顯增多，造成換熱熱阻增加、換熱性能降低；并且，污垢中腐蝕性介質腐蝕金屬管壁，導致其穿孔，即形成管殼式換熱器泄漏、致使物料污染?？焖儆行ёR別管殼式換熱器結垢和泄漏故障是縮短維修周期、降低更換換熱管件的基本保障，而管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱特性是開發(fā)相關技術的關鍵所在。獲取管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱特性，對基于熱工參數(shù)檢測管殼式換熱器的結垢和泄漏的相關技術發(fā)展具有重要意義。本文以管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱特性為研宄目標，對管殼式換熱器結垢及泄漏模型、求解方法，管殼式換熱器結垢及泄漏預測模型，現(xiàn)場試驗方法進行了研宄。(1)建立管殼式換熱器換熱面泄漏的三維流動傳熱物理模型:(2)研究泄漏口尺寸對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律。

本課題主要研究原穩(wěn)站用油油管殼式換熱器的三維數(shù)值模擬，換熱器以含砂作為內部換熱介質，考慮換熱面結垢和泄漏的影響，建立管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱模型，借助軟件對換熱器溫度場、流場分布進行模擬，分析結垢厚度、泄漏口尺寸、泄漏口位置、泄漏口數(shù)量對換熱器傳熱性能的影響，創(chuàng)新點如下：基于流體力學和傳熱學的流動和傳熱基本公式，建立了管殼式換熱器結垢和泄漏的理論預測數(shù)學模型，運用此模型解決了管殼式換熱器結垢及泄漏的理論預測分析。在污水流量變化的情況下，分別測試了沉浸式換熱器在冬、夏季的傳熱系數(shù)。

冷凝器生產廠家主要研究內容包括以下三部分：管壁污垢對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律研宄；(2)對于傳熱管壁和折流板的處理采用了FLUEN丁中的薄壁模型，在后續(xù)的邊界條件設置時可以設定一個給定的壁厚，這樣減少了網格數(shù)量。換熱面泄漏對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律研究；基于管殼式換熱器進出口動態(tài)參數(shù)一溫度、壓力等，對管殼式換熱器內部故障進行診斷評價研宄。本課題結合大慶油田分公司某大隊原穩(wěn)站用管殼式換熱器的運行特點，針對含砂油含砂油換熱器這一特殊介質，借助軟件，在充分利用已有基本理論和研宄成果的基礎上，對管殼式換熱器結垢和泄漏進行了流動傳熱的數(shù)值模擬，分析結垢和泄漏對換熱器流動傳熱性響，研宄結論對利用換熱器熱工參數(shù)檢測管壁結垢和泄漏具有一定的理論用。

建立了一種復雜的數(shù)學模型，用于預測套管式換熱器內流體的流動及傳熱特性的數(shù)學模型，包括計算流體力學模型和計算傳熱學模型。其中，計算傳熱學模型中的瑞流擴散系數(shù)是利用溫度方差和溫度方差耗散率來求解，而不是利用通常采用的數(shù)假設值或實驗測定值來求解。分析換熱器的物理模型，對模型進行適當?shù)暮喕謩e對換熱器的管側和殼側的溫度場進行分析，研宄傳熱管束內部的傳熱過程，同時分析換熱器殼側不同位置處的換熱情況。對換熱器的出口平均溫度進行分析，分析出口平均溫度與設計溫度之間的誤差，評價換熱器的換熱性能。還有很多管殼式和板式換熱器經常發(fā)生滲漏，尤其是介質為循環(huán)水或水和高溫油類的碳鋼換熱器，泄漏頻繁，給生產帶來極大的安全隱患。對換熱器殼側的速度場進行研究，分析換熱器的結構對自然循環(huán)的影響，并提出相關的意見對換熱器進行優(yōu)化分析。