对于管壳式换热器的流动传热特性，综合以上，将己有的研究分为三部分:    

(1)利用FLUENT数值模拟软件对管壳式换热器进行数值模拟，得到了符合实际的换热器流动传热性能;    

(2)通过分析泄漏情况下换热器温度参数的变化情况，提出了通过分析换热器管程和壳程进出口温度变化来判断换热器是否泄漏的方法;侧重分析其泄漏时壳程的流体流动的流型。     

(3)运用热力学能耗分析法，分析管壳式换热器中污垢的厚度对换热强度、流动压降及其有效能损失的影响。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。    国内外己有的研究，缺乏对管壳式换热器管程流体流动传热的数值模拟研究，并且在换热器的实际生产运行过程中，对换热器当前运行效果的诊断分析不明确。

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。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。    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。DeBF和CatalanoLA等人近提出一个新型沉浸粒子换热器，它使用非常小的固体颗粒作为中间媒介来执行两个气体在不同的温度之间流动的热传导，开发了一种一维模型的理论计算换热管长度，确保规定的热交换和评价粒子特性的影响。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。

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。由于此模型的物理过程存在相变，导致模拟变得更加复杂，因而计算中采用了简单的各向同性假设和一方程模型，并将其与试验结果进行对比，结果吻合较好。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。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。由于单弓形折流板管壳式换热器是复杂几何体，网格划分需要采用分块划分的方法，将整个模型划分成入口段、出口段和壳程三部分，进行网格划分。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。

单弓形折流板管壳式换热器物理模型复杂，因此选用适应性强的正四面体和金字塔形非结构化网格，使用GAMBIT划分网格。介质内漏：换热设备内的两种介质由于某种原因造成高压侧介质向低压侧渗漏。网格的数量直接决定了计算速度和精度。网格过少，将不到流场的流动特性;网格过多，一方面会严重消耗计算机资源，另一方面大量的数值耗散积累会影响计算结果的正确性。所以进行网格的***性验证时十分必要的。以一个单弓形折流板管壳式换热器模型为例进行网格***性验证。共三套网格:换热器整体均为四面体，终网格数量为1,521,014个;壳程为四面体网格，管程及壳程进出口管为六面体网格，终网格数量为I ,952,621个;由面到体依次画网格，终网格数量为2,175,849个。后面两套网格计算结果相差小于60%综合考虑计算精度与计算花费，选取第二套网格:终网格数量为1,952,621个。