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管殼式換熱器作為重要的換熱設備，在石油化工生產領域廣泛應用，其換熱性能對這些領域的工藝流程影響較大。目前，油田三次采油中大量應用新型聚合物，導致管殼式換熱器結垢明顯增多，造成換熱熱阻增加、換熱性能降低；采用計算流體軟件對連續型螺旋折流板換熱器的流動傳熱特性進行了數值模擬研究，對連續型螺旋折流板換熱器的結構參數進行了優化分析研究。并且，污垢中腐蝕性介質腐蝕金屬管壁，導致其穿孔，即形成管殼式換熱器泄漏、致使物料污染。快速有效識別管殼式換熱器結垢和泄漏故障是縮短維修周期、降低更換換熱管件的基本保障，而管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱特性是開發相關技術的關鍵所在。獲取管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱特性，對基于熱工參數檢測管殼式換熱器的結垢和泄漏的相關技術發展具有重要意義。本文以管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱特性為研宄目標，對管殼式換熱器結垢及泄漏模型、求解方法，管殼式換熱器結垢及泄漏預測模型，現場試驗方法進行了研宄。

換熱器作為油氣礦場初加工裝置主要的傳熱設備，換熱器運行情況的好壞，直接影響裝置的運行效率。由于受到檢修周期及有效檢測手段的限制，換熱器在運行過程缺乏對運行狀態的準確把握，換熱器不良運行狀態以及運行故障主要有以下幾種情況：壓降增大：造成原因主要包括：介質不潔凈或顆粒雜物太多，使板片或管束結塘或流道堵塞；在本課題中，根據大慶油田分公司產量，原穩站管殼式換熱器殼程入口速度在之間，根據物性和模型尺寸，計算得出換熱器殼程的雷諾數之間，所以換熱器殼程內部流動為層流，多相流模型選為混合模型，混合物模型可用于兩相流或多相流（流體或顆粒）。受存在的非凝聚氣體影響；此外還和流體的流動速度有關，介質粘性越強、循環（流動）越慢，則壓降越大。介質內漏：換熱設備內的兩種介質由于某種原因造成高壓側介質向低壓側滲漏。換熱器由于處于受壓力、介質腐燭性、流動磨燭，尤其是固定管板換熱器，還有溫差應力，管板與換熱管連接處極易泄漏，導致換熱器內漏。還有很多管殼式和板式換熱器經常發生滲漏，尤其是介質為循環水或水和高溫油類的碳鋼換熱器，泄漏頻繁，給生產帶來極大的安全隱患。泄漏：造成此原因多為密封塾片老化或者密封墊片材質選用不適，也可能是各夾緊螺桿的螺母松脫以及一些腐蝕性、氧化性很強旳物料長時間沖刷所至。結據：由于換熱器長期使用，在熱交換表面形成一定厚度的污塘或水據，增大了熱阻，從而降低了換熱器的傳熱效率。

采用的模型為大慶油田分公司原穩站生產用油一油管殼式換熱器，內部流通介質為，內部含有細沙等雜質，這些雜質也是導致換熱器內部結垢的主要因素。對于管殼式換熱器，換熱管直徑相對很小，數量眾多，容易發生堵塞和結垢，而且對換熱管的清洗和更換十分困難，管殼式換熱器管程內部的流通介質為比較清潔的流體。綜合油一油管殼式換熱器此特點，本課題著重研究換熱器殼程側的結垢。換熱器體積巨大，換熱管直徑與換熱器長度的比值小，利用CFD前處理軟件對其進行網格處理困難，網格數量太多，對計算機配置的要求非常高。 

根據大慶油田分公司原穩站油一油管殼式換熱器實體結構尺寸，該換熱器內部結構極為復雜，折流板、換熱管數量眾多，換熱管直徑0.032m，殼程直徑1.4m，換熱器長度為1 Om。換熱器體積巨大，換熱管直徑與換熱器長度的比值小，利用CFD前處理軟件對其進行網格處理困難，網格數量太多，對計算機配置的要求非常高。還有很多管殼式和板式換熱器經常發生滲漏，尤其是介質為循環水或水和高溫油類的碳鋼換熱器，泄漏頻繁，給生產帶來極大的安全隱患。

濰坊譽金機械對原穩站油行山管殼式換熱器實體模型進行簡化建模，同時兼顧課題研究的準確性和經濟性。      

(1)建模時保留了折流板，考慮折流板對殼程流體流動和傳熱的影響。      

(2)對于傳熱管壁和折流板的處理采用了FLUEN丁中的薄壁模型，在后續的邊界條件設置時可以設定一個給定的壁厚，這樣減少了網格數量。      

(3)管束的_l幾封頭和下封頭沒有參與整個換熱器的傳熱和流動，不影響數值計算的結果，因此在建模時將上封頭和下封頭進行簡化處理。    在對換熱器結構進行建模時，考慮換熱器入日和出口部分對于一換熱器殼程整體流動特性的影響。由于單弓形折流板管殼式換熱器是復雜幾何體，網格劃分需要采用分塊劃分的方法，將整個模型劃分成入口段、出口段和殼程三部分，進行網格劃分。網格為非結構化網格，采用劃分的四面體和金字塔網格。本課題著重研究管殼式換熱器管壁結據對其傳熱性能的影響，且在實際生產過程中，中含砂率很低，所以在換熱器傳熱性能的影響研究中忽略了換熱器內液固兩相流的影響，后續的數值模擬研宄中采用單相流模擬。