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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。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。

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。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。

蒸汽冷凝器边界条件：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）。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。