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换热器是油田化工和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备，其中管壳式换热器在石油化工行业中应用尤为广泛。而管壳式换热器成本较高，其热工性能决定着后期运行成本。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。为此，国内外众多学者对其流动传热进行了大量的研究。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。为消除换热器结据和泄漏造成的损失，油田管理部门每年都对换热器进行清洗、堵漏作业，但目前尚无有效手段快速地评价换热器的结塘和泄漏情况，导致需要针对每一台换热器进行处理，造成管理成本的增加。而管壳式换热器的流动传热特性是评价其结塘、池漏的关键，也是进行有效预测的前提条件。

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。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。    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。

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。采用计算流体软件对连续型螺旋折流板换热器的流动传热特性进行了数值模拟研究，对连续型螺旋折流板换热器的结构参数进行了优化分析研究。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。Ozkaya和Aradag等人[4]利用CFD软件数值模拟研究了V字形密封板式换热器的流动传热特性，模拟不同进出口温度和质量流率的工况，得到了换热器冷端和热端的出口温度和压降，基于实验数据，分析了不同努塞尔数和摩擦系数的相关性。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。

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0.4m/s;川页着折流板走向，换热器壳程内砂的速度矢量值在0.6m/s至2m/s之间变化，在折流板上方的砂速度;在折流板逆向换热器壳程内介质流动方向的背部，固体砂的速度矢量值，大约为0. I m/s。这是由于折流板的阻挡作用，降低了砂的速度。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。当砂粒径较大更容易在速度降低区域形成砂沉积，卫比砂粒径0.2m m时更为明显。当砂粒径为0.4mm，换热器运行稳定时，管壳式换热器壳程入u处的含砂率较高，大约在so%左右，壳程整体砂体积变化范围在5%-20%之间，由于本次分析的砂粒径较大，为0.4mm，故在壳程折流板根部有少量砂沉积，但沉积区占整个壳程的体积分数低于5%。