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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。目前，油田三次采油中大量应用新型聚合物，导致管壳式换热器结垢明显增多，造成换热热阻增加、换热性能降低；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。快速有效识别管壳式换热器结垢和泄漏故障是缩短维修周期、降低更换换热管件的基本保障，而管壳式换热器结垢和泄漏的传热特性是开发相关技术的关键所在。流经块支撑板后，流体已充分发展，并且随着壳程结构周期性变化，传热与压降也呈现周期性变化。获取管壳式换热器结垢和泄漏的传热特性，对基于热工参数检测管壳式换热器的结垢和泄漏的相关技术发展具有重要意义。本文以管壳式换热器结垢和泄漏的传热特性为研宄目标，对管壳式换热器结垢及泄漏模型、求解方法，管壳式换热器结垢及泄漏预测模型，现场试验方法进行了研宄。

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。获取管壳式换热器结垢和泄漏的传热特性，对基于热工参数检测管壳式换热器的结垢和泄漏的相关技术发展具有重要意义。   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。采用单相水为工质，对扁管壳式换热器进行了大量的实验研究，分析管程流量，壳程流量等因素对其传热和阻力性能的影响。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。

在换热器整个壳程，固体砂子的体积分布整体比较均匀，为了数值模拟的方便，本课题忽略大粒径固体砂局部沉积对其浓度分布的影响，将管壳式换热器壳程内部的结垢视为均匀结垢。(2)对于传热管壁和折流板的处理采用了FLUEN丁中的薄壁模型，在后续的边界条件设置时可以设定一个给定的壁厚，这样减少了网格数量。油油管壳式换热器运行一段时间后，壳程侧表面会形成表面污塘层，由以上分析可知，认为其为均构。

本课题着重研究管壳式换热器管壁结据对其传热性能的影响，且在实际生产过程中，中含砂率很低，所以在换热器传热性能的影响研究中忽略了换热器内液固两相流的影响，后续的数值模拟研宄中采用单相流模拟。对于单弓形折流板管壳式换热器不同结据厚度的影响分析，鉴于本文所采用的物理模型特征，换热管当量结坂厚度较小，为保证污据层网格质量，模拟对计算机的要求非常高。(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。而当量均拒只为分析结坂对换热器传热性能的影响，本课题忽略结坂对换热器内部流场的影响，只考虑结塘对换热面传热性能的影响。