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；由于單弓形折流板管殼式換熱器是復雜幾何體，網(wǎng)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(wǎng)格劃分。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?？焖儆行ёR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(fā)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(shù)檢測管殼式換熱器的結垢和泄漏的相關技術發(fā)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(xiàn)場試驗方法進行了研宄。

運用熱力學能耗分析法，分析了管殼式污水換熱器中軟塘的厚度對換熱強度、流動壓降及其有效能損失的影響。通過工程實例，揖出了中等流速對系統(tǒng)節(jié)能和經濟性都有利，而當流速較低時需進行及時除塘。對沉浸式污水換熱器的堵塞、結塘和腐燭問題進行了研究，建立了沉浸式污水換熱器的傳熱模型，并通過實驗驗證了模型的準確性；(3)研究泄漏口位置沿換熱器管長方向變化對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律。在污水流量變化的情況下，分別測試了沉浸式換熱器在冬、夏季的傳熱系數(shù)。

實測結果表明，采用高密度聚乙稀管的沉浸式污水換熱器單位長度的傳熱量約為100kw搭建板式換熱器冷卻水污據(jù)熱阻實驗臺，測得不同對間、流速和溫度下天然循環(huán)冷卻水（松花江水）中鐵離子、氯離子、細菌總數(shù)、值、溶解氧、池度、電導率等水質參數(shù)，隨機取一組實驗的水質參數(shù)作為輸入變量，建立換熱器冷卻水污振熱阻預測的偏二乘回歸模型，對板式換熱器的污塘熱阻進行預測。年，徐志明、李煌等人對比實驗研究了不同工況冷卻水入口溫度、流速下板式換熱器松花江冷卻水污拒特性，將污拒熱阻與這兩種運行參數(shù)進行了灰色關聯(lián)分析，并就運行參數(shù)對其結塘的影響逐一作了機理分析。。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。

譽金機械運用CFD數(shù)值模擬方法，借助FLUENT數(shù)值模擬軟件對管殼式換熱器的三維模型進行模擬，通過對換熱器結垢和泄漏時的速度場、溫度場等分析，得出泄漏和結垢對換熱器流動傳熱性能的影響，為下一步利用熱工參數(shù)評價換熱器結垢和泄漏提供理論依據(jù)。根據(jù)大慶油田分公司原穩(wěn)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(shù)量眾多，換熱管直徑0。主要內容如下:    

1.管壁污垢對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律研究。    

(1)考慮管壁污垢傳熱的影響，建立管殼式換熱器的三維流動傳熱模型;

(2)研究油田原穩(wěn)站用油一油管殼式換熱器運行過程中，含砂對換熱器殼程流場分布的影響，研究殼程流場內的含砂量分布情況;     

(3)研究結垢厚度對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律。

2.管殼式換熱器內部換熱面泄漏對換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律研究。      

(1)建立管殼式換熱器換熱面泄漏的三維流動傳熱物理模型:    

(2)研究泄漏口尺寸對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律;    

(3)研究泄漏口位置沿換熱器管長方向變化對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律;      

(4)研究泄漏口所在換熱管沿換熱器管徑方向變化對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律;    

(5)研究泄漏口數(shù)量對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律。

隨著結塘厚度的增加，換熱器管程出口溫度升高，殼程出口溫度降低。由于換熱面污據(jù)的存在，增大了換熱面的導熱熱阻，減小了其導熱系數(shù)，使管殼程的傳熱系數(shù)降低，從而影響了換熱器的換熱性能。最終導致?lián)Q熱管程出口溫度升高，殼程出口溫度降低。當換熱器傳熱進行一段時間后換熱器內的殼側溫度會達到飽和出現(xiàn)沸騰，沸騰產生的大量蒸汽在換熱器的“尖角”處聚，會對換熱器內流體的傳熱和流動特性產生影響。采用換熱器的傳熱系數(shù)作為換熱器換熱效果的評價標準，以此來對比各組結坂工況的換熱器傳熱性能。隨著污振厚度的增加，換熱器的傳熱系數(shù)降低，這是由于污塘的存在，導致了換熱面的導熱熱阻增加，導熱系數(shù)減小，導致的換熱器傳熱系數(shù)降低，換熱效率減小。這說明：隨著換熱面結塘厚度旳增加，換熱器的傳熱性能降低。且隨著結拒厚度的增加，換熱器傳熱性能的這種降低趨勢越發(fā)平緩。