誉金机械运用CFD数值模拟方法，借助FLUENT数值模拟软件对管壳式换热器的三维模型进行模拟，通过对换热器结垢和泄漏时的速度场、温度场等分析，得出泄漏和结垢对换热器流动传热性能的影响，为下一步利用热工参数评价换热器结垢和泄漏提供理论依据。分析了换热器内部不同介质泄漏的判断方法，并提出了针对换热器不同泄漏介质的性质来确定检漏方法。主要内容如下:    

1.管壁污垢对管壳式换热器流动传热性能的影响规律研究。    

(1)考虑管壁污垢传热的影响，建立管壳式换热器的三维流动传热模型;

(2)研究油田原稳站用油一油管壳式换热器运行过程中，含砂对换热器壳程流场分布的影响，研究壳程流场内的含砂量分布情况;     

(3)研究结垢厚度对管壳式换热器流动传热性能的影响规律。

2.管壳式换热器内部换热面泄漏对换热器流动传热性能的影响规律研究。      

(1)建立管壳式换热器换热面泄漏的三维流动传热物理模型:    

(2)研究泄漏口尺寸对管壳式换热器流动传热性能的影响规律;    

(3)研究泄漏口位置沿换热器管长方向变化对管壳式换热器流动传热性能的影响规律;      

(4)研究泄漏口所在换热管沿换热器管径方向变化对管壳式换热器流动传热性能的影响规律;    

(5)研究泄漏口数量对管壳式换热器流动传热性能的影响规律。

基于进出口动态参数的管壳式换热器内部故障诊断预测研究。      

(1)基于进出口动态参数，建立管壳式换热器结垢厚度和泄漏量的理论评价模型，给出评价模型的求解方式;    

(2)基于***某大队管壳式换热器运行过程中的进出口动态参数，分析换热器内部运行状况，利用管壳式换热器结垢和泄漏的理论预测模型进吝分析，给出预测模型应用误差。年，徐志明、李煌等人对比实验研究了不同工况冷却水入口温度、流速下板式换热器松花江冷却水污拒特性，将污拒热阻与这两种运行参数进行了***关联分析，并就运行参数对其结塘的影响逐一作了机理分析。    油田原稳站油一油管壳式换热器内部结构复杂，结构尺寸大，采用数值模拟研究时，对计算机配置要求较高，采用CFD前处理软件很难对现场实际模型进行网格划分，为便于研究分析，本课题在研究的过程中，对现场实际换热器进行模型简化处理。    

本文主要研究管壁污垢对管壳式换热器流动传热性能的影响规律。在换热器整个壳程，固体砂子的体积分布整体比较均匀，为了数值模拟的方便，本课题忽略大粒径固体砂局部沉积对其浓度分布的影响，将管壳式换热器壳程内部的结垢视为均匀结垢。考虑管壁污垢传热的影响，将污垢当量到管壳式换热器的换热管壁，建立管壳式换热器的三维流动传热模型。在此基础上，建立了管壳式换热器内两相流(油一砂)数学模型一混合模型，包括质量守恒方程、混合模型的动量方程、第二相的体积分数方程、相对(滑流)速度和漂移速度方程，采用有限体积法离散模型，使用稳态、隐式、分离式求***，基于交错网格的SIMPLE算法解决速度压力藕合问题，研究中砂对换热器壳程流场的影响，并分析结垢厚度对管壳式换热器管程、壳程出口温度和传热系数等参数的影响。

不锈钢冷凝器边界条件：入口为速度入口边界，出口为压力出口边界，。对于没有定义的边界面软件默认为墙体边界。在本课题中，根据大庆油田***产量，原稳站管壳式换热器壳程入口速度在之间，根据物性和模型尺寸，计算得出换热器壳程的雷诺数之间，所以换热器壳程内部流动为层流，多相流模型选为混合模型，混合物模型可用于两相流或多相流（流体或颗粒）。通过对换热器工况进行模拟计算，分析了泄漏情况下换热器温度参数的变化情况，在此基础上提出了通过分析换热器管程和壳程温度变化来判断换热器泄漏及泄漏程度的方法。采用有限体积法，使用分离式求***，稳态隐式格式求解；速度压力稱合方式采用基于交错网格的算法；流通介质为含砂，物性参数为等效温度下的常量；假设入口来流的速度均勾分布，忽略重力影响，壳体壁面和折流板采用不可滲透、无滑移绝热边界。使用速度入口和压力出口边界，采用层流的模型；选用二阶迎风格式。

换热器内砂沉积对结垢位置的影响    

换热器内管壁结垢主要受其液体介质含砂浓度的影响，对管壳式换热器壳程流场进行了液一固两相流数值模拟，根据模拟结果分析，确定换热器的主要砂沉积位置。壳程为沙子和的两相流动，沙子的粒径根据现场采集的数据大约在0.2mm-O.}mm之间。由于换热面污据的存在，增大了换热面的导热热阻，减小了其导热系数，使管壳程的传热系数降低，从而影响了换热器的换热性能。本次研究选用沙子粒径为0.2mm和0.4tn m，沙子的体积分数选为10%，壳程进口流速为0.7m/s，对管壳式换热器的壳程流场进行数值模拟。砂子体积分布的位置选取结果为沿换热器管长方向的四个截面，其中，z=-0.7n:为管壳式换热器壳程出I:l处的一个截而，z二一0.39m与z=0.016m为靠近管壳式换热器折流板的一个截面，z=0.7m为管壳式换热器壳程入I-I处的一个截面。