一種管殼式換熱器殼程單相流動和傳熱的三維模擬方法，用體積多孔度、表面滲透度、分布阻力和分布熱源來考慮殼程復雜幾何結構造成的流道縮小和流動阻力、傳熱效應，通過數(shù)值求解平均的流體質量、動量、能量守恒方程，得到殼程流動和換熱的分布。對換熱器殼側的速度場進行研究，分析換熱器的結構對自然循環(huán)的影響，并提出相關的意見對換熱器進行優(yōu)化分析。對上述提到的三維數(shù)值模擬方法也有過類似的研究。   實驗方法研究了空氣在具有3種不同管徑19,25. 32mm的波紋管內的流動與換熱特性。管外壁采用電加熱，來模擬均勻熱流條件，測得了不同工況下各種管徑的平均對流換熱系數(shù)和阻力系數(shù)，擬合出了所測的參數(shù)范圍內的阻力和換熱實驗關聯(lián)式，并比較了相同管徑的波紋管和光管的換熱效果。

單弓形折流板管殼式換熱器物理模型復雜，因此選用適應性強的正四面體和金字塔形非結構化網格，使用GAMBIT劃分網格。還有很多管殼式和板式換熱器經常發(fā)生滲漏，尤其是介質為循環(huán)水或水和高溫油類的碳鋼換熱器，泄漏頻繁，給生產帶來極大的安全隱患。網格的數(shù)量直接決定了計算速度和精度。網格過少，將不到流場的流動特性;網格過多，一方面會嚴重消耗計算機資源，另一方面大量的數(shù)值耗散積累會影響計算結果的正確性。所以進行網格的獨立性驗證時十分必要的。以一個單弓形折流板管殼式換熱器模型為例進行網格獨立性驗證。共三套網格:換熱器整體均為四面體，終網格數(shù)量為1,521,014個;殼程為四面體網格，管程及殼程進出口管為六面體網格，終網格數(shù)量為I ,952,621個;由面到體依次畫網格，終網格數(shù)量為2,175,849個。后面兩套網格計算結果相差小于60%綜合考慮計算精度與計算花費，選取第二套網格:終網格數(shù)量為1,952,621個。

管殼式換熱器運行過程中的速度矢量分布，在換熱器運行過程中，換熱器殼程入口段的速度矢量值在0.5m/s;順著折流板走向，換熱器殼程內砂的速度矢量值相比較大，在I m/s至1.4m/s之問變化，在折流板!幾方的砂速度;在折流板逆向換熱器殼程內介質流動方向的背部，固體砂的速度矢暈值，人約為0.1m/s這是由T一折流板的阻擋作川，降低一r砂的速度當砂粒徑較大，質較大時，砂容易在速度降低區(qū)域形成砂分沉積。國內外己有的研究，缺乏對管殼式換熱器管程流體流動傳熱的數(shù)值模擬研究，并且在換熱器的實際生產運行過程中，對換熱器當前運行效果的診斷分析不明確。砂粒徑0.2mm時，管殼式換熱器模擬運行達到穩(wěn)定的情沉下，換熱器殼程內沿換熱器管民方向各個截而的砂體積分情況。山于此時管殼式換熱器殼程內部流通介質含的砂粒徑非常小，為0.2mm的流動能很好的帶動砂流動，導致?lián)Q熱器整個砂的體積分布較均勻，整個殼程的含砂量都較小，接近入2類石油。