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誉金机械运用CFD数值模拟方法，借助FLUENT数值模拟软件对管壳式换热器的三维模型进行模拟，通过对换热器结垢和泄漏时的速度场、温度场等分析，得出泄漏和结垢对换热器流动传热性能的影响，为下一步利用热工参数评价换热器结垢和泄漏提供理论依据。由于受到检修周期及有效检测手段的限制，换热器在运行过程缺乏对运行状态的准确把握，换热器不良运行状态以及运行故障主要有以下几种情况：压降增大：造成原因主要包括：介质不洁净或颗粒杂物太多，使板片或管束结塘或流道堵塞。主要内容如下:    

1.管壁污垢对管壳式换热器流动传热性能的影响规律研究。    

(1)考虑管壁污垢传热的影响，建立管壳式换热器的三维流动传热模型;

(2)研究油田原稳站用油一油管壳式换热器运行过程中，含砂对换热器壳程流场分布的影响，研究壳程流场内的含砂量分布情况;     

(3)研究结垢厚度对管壳式换热器流动传热性能的影响规律。

2.管壳式换热器内部换热面泄漏对换热器流动传热性能的影响规律研究。      

(1)建立管壳式换热器换热面泄漏的三维流动传热物理模型:    

(2)研究泄漏口尺寸对管壳式换热器流动传热性能的影响规律;    

(3)研究泄漏口位置沿换热器管长方向变化对管壳式换热器流动传热性能的影响规律;      

(4)研究泄漏口所在换热管沿换热器管径方向变化对管壳式换热器流动传热性能的影响规律;    

(5)研究泄漏口数量对管壳式换热器流动传热性能的影响规律。

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。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。    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。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。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。运用热力学能耗分析法，分析了管壳式污水换热器中软塘的厚度对换热强度、流动压降及其有效能损失的影响。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。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。