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(nèi)的流動與換熱特性。上海交通大學的曾偉平在研究板式換熱器的換熱和壓降過程中，先從單相流在板式換熱器流動出發(fā)，建立了單相的換熱和壓降模型，獲得某種具體板型的換熱及壓降關聯(lián)式系數(shù)，提出兩相流在板式換熱器中換熱的換熱關聯(lián)式和壓降公式。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(nèi)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。

采用的模型為大慶油田分公司原穩(wěn)站生產(chǎn)用油一油管殼式換熱器，內(nèi)部流通介質為，內(nèi)部含有細沙等雜質，這些雜質也是導致?lián)Q熱器內(nèi)部結垢的主要因素。對于管殼式換熱器，換熱管直徑相對很小，數(shù)量眾多，容易發(fā)生堵塞和結垢，而且對換熱管的清洗和更換十分困難，管殼式換熱器管程內(nèi)部的流通介質為比較清潔的流體。換熱器是油田化工和其他許多工業(yè)部門廣泛應用的一種通用工藝設備，其中管殼式換熱器在石油化工行業(yè)中應用尤為廣泛。綜合油一油管殼式換熱器此特點，本課題著重研究換熱器殼程側的結垢。 

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(nèi)部結構極為復雜，折流板、換熱管數(shù)量眾多，換熱管直徑0.032m，殼程直徑1.4m，換熱器長度為1 Om。換熱器體積巨大，換熱管直徑與換熱器長度的比值小，利用CFD前處理軟件對其進行網(wǎng)格處理困難，網(wǎng)格數(shù)量太多，對計算機配置的要求非常高。結據(jù)：由于換熱器長期使用，在熱交換表面形成一定厚度的污塘或水據(jù)，增大了熱阻，從而降低了換熱器的傳熱效率。

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(nèi)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(nèi)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。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(nèi)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(nèi)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。對換熱管道不同缺陷產(chǎn)生的漏磁信號進行了二維模擬，考慮了靜態(tài)時的支撐板處缺陷深度、缺陷寬度、換熱器管道壁厚、檢測儀器低速運動，以及缺陷相對于支撐板處在不同的位置對檢測儀器輸出信號的影響，給出了漏磁場磁感強度隨以上參數(shù)變化的曲線。

在換熱器整個殼程，固體砂子的體積分布整體比較均勻，為了數(shù)值模擬的方便，本課題忽略大粒徑固體砂局部沉積對其濃度分布的影響，將管殼式換熱器殼程內(nèi)部的結垢視為均勻結垢。油油管殼式換熱器運行一段時間后，殼程側表面會形成表面污塘層，由以上分析可知，認為其為均構。分析換熱器的物理模型，對模型進行適當?shù)暮喕?，分別對換熱器的管側和殼側的溫度場進行分析，研宄傳熱管束內(nèi)部的傳熱過程，同時分析換熱器殼側不同位置處的換熱情況。

本課題著重研究管殼式換熱器管壁結據(jù)對其傳熱性能的影響，且在實際生產(chǎn)過程中，中含砂率很低，所以在換熱器傳熱性能的影響研究中忽略了換熱器內(nèi)液固兩相流的影響，后續(xù)的數(shù)值模擬研宄中采用單相流模擬。對于單弓形折流板管殼式換熱器不同結據(jù)厚度的影響分析，鑒于本文所采用的物理模型特征，換熱管當量結坂厚度較小，為保證污據(jù)層網(wǎng)格質量，模擬對計算機的要求非常高。管殼式換熱器內(nèi)部換熱面泄漏對換熱器流動傳熱性能的影響規(guī)律研究。而當量均拒只為分析結坂對換熱器傳熱性能的影響，本課題忽略結坂對換熱器內(nèi)部流場的影響，只考慮結塘對換熱面?zhèn)鳠嵝阅艿挠绊憽?