本課題主要研究原穩(wěn)站用油油管殼式換熱器的三維數值模擬，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。殼管式冷凝器采用有限體積法計算模擬流動傳熱過程的基本理論和方法，揭示了三葉孔板換熱器殼側傳熱強化的物理機制，數值模擬還表明在本次研究范圍之內，改變三葉孔板板距對殼側強化傳熱速率影響不明顯，但對流動阻力和綜合性能的影響較大。

殼管式冷凝器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；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檢測管壁結垢和泄漏具有一定的理論用。換熱器由于處于受壓力、介質腐燭性、流動磨燭，尤其是固定管板換熱器，還有溫差應力，管板與換熱管連接處極易泄漏，導致?lián)Q熱器內漏。

換熱器作為油氣礦場初加工裝置主要的傳熱設備，換熱器運行情況的好壞，直接影響裝置的運行效率。由于受到檢修周期及有效檢測手段的限制，換熱器在運行過程缺乏對運行狀態(tài)的準確把握，換熱器不良運行狀態(tài)以及運行故障主要有以下幾種情況：壓降增大：造成原因主要包括：介質不潔凈或顆粒雜物太多，使板片或管束結塘或流道堵塞；受存在的非凝聚氣體影響；此外還和流體的流動速度有關，介質粘性越強、循環(huán)（流動）越慢，則壓降越大。介質內漏：換熱設備內的兩種介質由于某種原因造成高壓側介質向低壓側滲漏。換熱器由于處于受壓力、介質腐燭性、流動磨燭，尤其是固定管板換熱器，還有溫差應力，管板與換熱管連接處極易泄漏，導致?lián)Q熱器內漏。根據大慶油田分公司原穩(wěn)站油一油管殼式換熱器實體結構尺寸，該換熱器內部結構極為復雜，折流板、換熱管數量眾多，換熱管直徑0。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。泄漏：造成此原因多為密封塾片老化或者密封墊片材質選用不適，也可能是各夾緊螺桿的螺母松脫以及一些腐蝕性、氧化性很強旳物料長時間沖刷所至。結據：由于換熱器長期使用，在熱交換表面形成一定厚度的污塘或水據，增大了熱阻，從而降低了換熱器的傳熱效率。

對換熱器進行不同工況分析，研究不同工況下?lián)Q熱器的換熱性能。并編寫換熱器的沸騰用戶自定義（模型，將模型導入軟件。分析換熱器出現(xiàn)沸騰工況下內部蒸汽的流動情況，并根據對模擬結果的研究提出對換熱器的改進措施。對用于火力發(fā)電廠的換熱器，換熱溫度通常提供高于8000C，為了滿足這一條件，熱交換器應該選區(qū)特殊的材料一一陶瓷，MonteiroDB等人門用CFD模擬來評估雷諾數在500到1500之間時傳熱因子和摩擦因子，比較了模擬結果與實驗數據。通過對模擬結果的分析可知，研究的自然循環(huán)換熱器能及時有效排出堆芯余熱，雖然模擬值和設計值之間有一定誤差，但是誤差很小不影響對換熱器模擬結果的分析。換熱器的復雜結構使換熱器局部產生了“傳熱死區(qū)”和“流動死區(qū)”，這些死區(qū)的存在影響了換熱器內自然循環(huán)的形成。當換熱器傳熱進行一段時間后換熱器內的殼側溫度會達到飽和出現(xiàn)沸騰，沸騰產生的大量蒸汽在換熱器的“尖角”處聚，會對換熱器內流體的傳熱和流動特性產生影響。