管壳式换热器作为重要的换热设备，在石油化工生产领域广泛应用，其换热性能对这些领域的工艺流程影响较大。目前，油田三次采油中大量应用新型聚合物，导致管壳式换热器结垢明显增多，造成换热热阻增加、换热性能降低；并且，污垢中腐蚀性介质腐蚀金属管壁，导致其穿孔，即形成管壳式换热器泄漏、致使物料污染。快速有效识别管壳式换热器结垢和泄漏故障是缩短维修周期、降低更换换热管件的基本保障，而管壳式换热器结垢和泄漏的传热特性是开发相关技术的关键所在。油油管壳式换热器运行一段时间后，壳程侧表面会形成表面污塘层，由以上分析可知，认为其为均构。获取管壳式换热器结垢和泄漏的传热特性，对基于热工参数检测管壳式换热器的结垢和泄漏的相关技术发展具有重要意义。本文以管壳式换热器结垢和泄漏的传热特性为研宄目标，对管壳式换热器结垢及泄漏模型、求解方法，管壳式换热器结垢及泄漏预测模型，现场试验方法进行了研宄。

一种管壳式换热器壳程单相流动和传热的三维模拟方法，用体积多孔度、表面渗透度、分布阻力和分布热源来考虑壳程复杂几何结构造成的流道缩小和流动阻力、传热效应，通过数值求解平均的流体质量、动量、能量守恒方程，得到壳程流动和换热的分布。对上述提到的三维数值模拟方法也有过类似的研究。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。   实验方法研究了空气在具有3种不同管径19,25. 32mm的波纹管内的流动与换热特性。管外壁采用电加热，来模拟均匀热流条件，测得了不同工况下各种管径的平均对流换热系数和阻力系数，拟合出了所测的参数范围内的阻力和换热实验关联式，并比较了相同管径的波纹管和光管的换热效果。

采用的模型为大庆油田***原稳站生产用油一油管壳式换热器，内部流通介质为，内部含有细沙等杂质，这些杂质也是导致换热器内部结垢的主要因素。对于管壳式换热器，换热管直径相对很小，数量众多，容易发生堵塞和结垢，而且对换热管的清洗和更换十分困难，管壳式换热器管程内部的流通介质为比较清洁的流体。本文以管壳式换热器结垢和泄漏的传热特性为研宄目标，对管壳式换热器结垢及泄漏模型、求解方法，管壳式换热器结垢及泄漏预测模型，现场试验方法进行了研宄。综合油一油管壳式换热器此特点，本课题着重研究换热器壳程侧的结垢。 

根据大庆油田***原稳站油一油管壳式换热器实体结构尺寸，该换热器内部结构极为复杂，折流板、换热管数量众多，换热管直径0.032m，壳程直径1.4m，换热器长度为1 Om。目前，原稳站管壳式换热器运行效果多人为经验判断，不能及时准确地对运行效果、存在问题进行诊断。换热器体积巨大，换热管直径与换热器长度的比值小，利用CFD前处理软件对其进行网格处理困难，网格数量太多，对计算机配置的要求非常高。

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。为消除换热器结据和泄漏造成的损失，油田管理部门每年都对换热器进行清洗、堵漏作业，但目前尚无有效手段快速地评价换热器的结塘和泄漏情况，导致需要针对每一台换热器进行处理，造成管理成本的增加。油油管壳式换热器运行一段时间后，壳程侧表面会形成表面污塘层，由以上分析可知，认为其为均构。

本课题着重研究管壳式换热器管壁结据对其传热性能的影响，且在实际生产过程中，中含砂率很低，所以在换热器传热性能的影响研究中忽略了换热器内液固两相流的影响，后续的数值模拟研宄中采用单相流模拟。对于单弓形折流板管壳式换热器不同结据厚度的影响分析，鉴于本文所采用的物理模型特征，换热管当量结坂厚度较小，为保证污据层网格质量，模拟对计算机的要求非常高。而管壳式换热器的流动传热特性是评价其结塘、池漏的关键，也是进行有效预测的前提条件。而当量均拒只为分析结坂对换热器传热性能的影响，本课题忽略结坂对换热器内部流场的影响，只考虑结塘对换热面传热性能的影响。