本课题主要研究原稳站用油油管壳式换热器的三维数值模拟，换热器以含砂作为内部换热介质，考虑换热面结垢和泄漏的影响，建立管壳式换热器结垢和泄漏的传热模型，借助软件对换热器温度场、流场分布进行模拟，分析结垢厚度、泄漏口尺寸、泄漏口位置、泄漏口数量对换热器传热性能的影响，创新点如下：基于流体力学和传热学的流动和传热基本公式，建立了管壳式换热器结垢和泄漏的理论预测数学模型，运用此模型解决了管壳式换热器结垢及泄漏的理论预测分析。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。

海水冷凝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；换热面泄漏对管壳式换热器流动传热性能的影响规律研究；基于管壳式换热器进出口动态参数一温度、压力等，对管壳式换热器内部故障进行诊断评价研宄。本课题结合大庆油田***某大队原稳站用管壳式换热器的运行特点，针对含砂油含砂油换热器这一特殊介质，借助软件，在充分利用已有基本理论和研宄成果的基础上，对管壳式换热器结垢和泄漏进行了流动传热的数值模拟，分析结垢和泄漏对换热器流动传热性响，研宄结论对利用换热器热工参数检测管壁结垢和泄漏具有一定的理论用。四种针对换热器焊缝泄漏的检漏技术，分别为:碳黑一煤油渗透法、荧光检验法、着色探伤法、石灰一煤油渗透法，相比较而言，碳黑一煤油渗透法比传统的检漏方法具有简便、快捷、费用低等优点，对贯穿性缺陷的焊缝检查速度快，效果好。

海水冷凝器边界条件：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。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。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。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。

管壳式换热器运行过程中的速度矢量分布，在换热器运行过程中，换热器壳程入口段的速度矢量值在0.5m/s;顺着折流板走向，换热器壳程内砂的速度矢量值相比较大，在I m/s至1.4m/s之问变化，在折流板!几方的砂速度;在折流板逆向换热器壳程内介质流动方向的背部，固体砂的速度矢晕值，人约为0.1m/s这是由T一折流板的阻挡作川，降低一r砂的速度当砂粒径较大，质较大时，砂容易在速度降低区域形成砂分沉积。砂粒径0.2mm时，管壳式换热器模拟运行达到稳定的情沉下，换热器壳程内沿换热器管民方向各个截而的砂体积分情况。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。山于此时管壳式换热器壳程内部流通介质含的砂粒径非常小，为0.2mm的流动能很好的带动砂流动，导致换热器整个砂的体积分布较均匀，整个壳程的含砂量都较小，接近入2类石油。