換熱器作為油氣礦場初加工裝置主要的傳熱設備，換熱器運行情況的好壞，直接影響裝置的運行效率。由于受到檢修周期及有效檢測手段的限制，換熱器在運行過程缺乏對運行狀態(tài)的準確把握，換熱器不良運行狀態(tài)以及運行故障主要有以下幾種情況：壓降增大：造成原因主要包括：介質(zhì)不潔凈或顆粒雜物太多，使板片或管束結塘或流道堵塞；受存在的非凝聚氣體影響；此外還和流體的流動速度有關，介質(zhì)粘性越強、循環(huán)（流動）越慢，則壓降越大。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。介質(zhì)內(nèi)漏：換熱設備內(nèi)的兩種介質(zhì)由于某種原因造成高壓側介質(zhì)向低壓側滲漏。換熱器由于處于受壓力、介質(zhì)腐燭性、流動磨燭，尤其是固定管板換熱器，還有溫差應力，管板與換熱管連接處極易泄漏，導致?lián)Q熱器內(nèi)漏。還有很多管殼式和板式換熱器經(jīng)常發(fā)生滲漏，尤其是介質(zhì)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(chǎn)帶來極大的安全隱患。泄漏：造成此原因多為密封塾片老化或者密封墊片材質(zhì)選用不適，也可能是各夾緊螺桿的螺母松脫以及一些腐蝕性、氧化性很強旳物料長時間沖刷所至。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。

無論出現(xiàn)哪種列管式冷凝器故障，都會降低換熱器的換熱效率，影響系統(tǒng)的正常運行。近年來，粗加工裝置換熱器內(nèi)漏、結塘堵塞問題越來越突出，尤其換熱器，已嚴重影響裝置的平穩(wěn)運行。砂子體積分布的位置選取結果為沿換熱器管長方向的四個截面，其中，z=-0。目前，原穩(wěn)站管殼式換熱器運行效果多人為經(jīng)驗判斷，不能及時準確地對運行效果、存在問題進行診斷。因此，換熱器在線檢測技術開發(fā)與應用是提高粗加工裝置運行安全性的手段之一。本課題通過研究油田用管殼式換熱器內(nèi)部結塘及泄漏問題，建立換熱器運行傳熱與流動數(shù)學模型，分析換熱器管壁結拒及泄漏對換熱器換熱流動特性的影響，并根據(jù)現(xiàn)場運行參數(shù)，對換熱器的換熱性能指標進行算例分析，從而對換熱器設備檢修與維護提供參考，同時可為油田用管殼式換熱器的改造與設計提供借鑒思想。

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)。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。主要內(nèi)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(nèi)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(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。      

(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。

濰坊譽金機械對原穩(wěn)站油行山管殼式換熱器實體模型進行簡化建模，同時兼顧課題研究的準確性和經(jīng)濟性。      

(1)建模時保留了折流板，考慮折流板對殼程流體流動和傳熱的影響。      

(2)對于傳熱管壁和折流板的處理采用了FLUEN丁中的薄壁模型，在后續(xù)的邊界條件設置時可以設定一個給定的壁厚，這樣減少了網(wǎng)格數(shù)量。      

(3)管束的_l幾封頭和下封頭沒有參與整個換熱器的傳熱和流動，不影響數(shù)值計算的結果，因此在建模時將上封頭和下封頭進行簡化處理。    在對換熱器結構進行建模時，考慮換熱器入日和出口部分對于一換熱器殼程整體流動特性的影響。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。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。網(wǎng)格為非結構化網(wǎng)格，采用劃分的四面體和金字塔網(wǎng)格。