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。   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。管式冷却器主要研究内容包括以下三部分：管壁污垢对管壳式换热器流动传热性能的影响规律研宄。

对换热器进行不同工况分析，研究不同工况下换热器的换热性能。并编写换热器的沸腾用户自定义（模型，将模型导入软件。分析换热器出现沸腾工况下内部蒸汽的流动情况，并根据对模拟结果的研究提出对换热器的改进措施。通过对模拟结果的分析可知，研究的自然循环换热器能及时有效排出堆芯余热，虽然模拟值和设计值之间有一定误差，但是误差很小不影响对换热器模拟结果的分析。换热器的复杂结构使换热器局部产生了“传热死区”和“流动死区”，这些死区的存在影响了换热器内自然循环的形成。Kotcioglui和NasiriKM等人应用理想换热器模型进行数值模拟研究，使用修改后的k-‘湍流模型，得到矩形通道板翅纵向打断、放大和收缩时的温度、速度和压力分布图。当换热器传热进行一段时间后换热器内的壳侧温度会达到饱和出现沸腾，沸腾产生的大量蒸汽在换热器的“尖角”处聚，会对换热器内流体的传热和流动特性产生影响。

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。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。其中，计算传热学模型中的瑞流扩散系数是利用温度方差和温度方差耗散率来求解，而不是利用通常采用的数假设值或实验测定值来求解。 

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。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。大庆油田拥有大量的管壳式换热器，其性能直接影响的处理过程和油田节能减排的落实程度，而随着含水率增加，换热器结据率明显，易造成其壁面的结塘甚至堵塞，并且由于污拒会对换热器材料腐蚀，容易导致壁面穿孔造成物料泄漏和损失，甚至产生隐患。