一種管殼式換熱器殼程單相流動和傳熱的三維模擬方法，用體積多孔度、表面滲透度、分布阻力和分布熱源來考慮殼程復雜幾何結構造成的流道縮小和流動阻力、傳熱效應，通過數(shù)值求解平均的流體質量、動量、能量守恒方程，得到殼程流動和換熱的分布。對上述提到的三維數(shù)值模擬方法也有過類似的研究。   實驗方法研究了空氣在具有3種不同管徑19,25. 32mm的波紋管內的流動與換熱特性。管外壁采用電加熱，來模擬均勻熱流條件，測得了不同工況下各種管徑的平均對流換熱系數(shù)和阻力系數(shù)，擬合出了所測的參數(shù)范圍內的阻力和換熱實驗關聯(lián)式，并比較了相同管徑的波紋管和光管的換熱效果。對管殼式換熱器強化管外傳熱進行了數(shù)值模擬研宄，提出并分析了一種新型的傳熱強化元件——旋流片作為管殼式換熱器管隙間支撐物的傳熱強化機理。

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?，分別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。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。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。

換熱器內砂沉積對結垢位置的影響    

換熱器內管壁結垢主要受其液體介質含砂濃度的影響，對管殼式換熱器殼程流場進行了液一固兩相流數(shù)值模擬，根據(jù)模擬結果分析，確定換熱器的主要砂沉積位置。殼程為沙子和的兩相流動，沙子的粒徑根據(jù)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)大約在0.2mm-O.}mm之間。本次研究選用沙子粒徑為0.2mm和0.4tn m，沙子的體積分數(shù)選為10%，殼程進口流速為0.7m/s，對管殼式換熱器的殼程流場進行數(shù)值模擬。砂子體積分布的位置選取結果為沿換熱器管長方向的四個截面，其中，z=-0.7n:為管殼式換熱器殼程出I:l處的一個截而，z二一0.39m與z=0.016m為靠近管殼式換熱器折流板的一個截面，z=0.7m為管殼式換熱器殼程入I-I處的一個截面。譽金機械運用CFD數(shù)值模擬方法，借助FLUENT數(shù)值模擬軟件對管殼式換熱器的三維模型進行模擬，通過對換熱器結垢和泄漏時的速度場、溫度場等分析，得出泄漏和結垢對換熱器流動傳熱性能的影響，為下一步利用熱工參數(shù)評價換熱器結垢和泄漏提供理論依據(jù)。

在換熱器整個殼程，固體砂子的體積分布整體比較均勻，為了數(shù)值模擬的方便，本課題忽略大粒徑固體砂局部沉積對其濃度分布的影響，將管殼式換熱器殼程內部的結垢視為均勻結垢。油油管殼式換熱器運行一段時間后，殼程側表面會形成表面污塘層，由以上分析可知，認為其為均構。系統(tǒng)中的熱媒/水換熱器容易出現(xiàn)水質不合格、操作不當而引起管道水擊、水流速度過低以及垢下腐蝕等并終導致泄漏。

本課題著重研究管殼式換熱器管壁結據(jù)對其傳熱性能的影響，且在實際生產過程中，中含砂率很低，所以在換熱器傳熱性能的影響研究中忽略了換熱器內液固兩相流的影響，后續(xù)的數(shù)值模擬研宄中采用單相流模擬。對于單弓形折流板管殼式換熱器不同結據(jù)厚度的影響分析，鑒于本文所采用的物理模型特征，換熱管當量結坂厚度較小，為保證污據(jù)層網(wǎng)格質量，模擬對計算機的要求非常高。而當量均拒只為分析結坂對換熱器傳熱性能的影響，本課題忽略結坂對換熱器內部流場的影響，只考慮結塘對換熱面?zhèn)鳠嵝阅艿挠绊憽|北大學的尹俊以乂為開發(fā)平臺，利用數(shù)據(jù)庫技術，建立了獨立、幵放、數(shù)據(jù)共享、運行可靠的傳熱介質物理性能數(shù)據(jù)庫，并實現(xiàn)了這些數(shù)據(jù)庫的動態(tài)查詢。