一种管壳式换热器壳程单相流动和传热的三维模拟方法，用体积多孔度、表面渗透度、分布阻力和分布热源来考虑壳程复杂几何结构造成的流道缩小和流动阻力、传热效应，通过数值求解平均的流体质量、动量、能量守恒方程，得到壳程流动和换热的分布。对上述提到的三维数值模拟方法也有过类似的研究。 实验方法研究了空气在具有3种不同管径19,25. 32mm的波纹管内的流动与换热特
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一种管壳式换热器壳程单相流动和传热的三维模拟方法，用体积多孔度、表面渗透度、分布阻力和分布热源来考虑壳程复杂几何结构造成的流道缩小和流动阻力、传热效应，通过数值求解平均的流体质量、动量、能量守恒方程，得到壳程流动和换热的分布。对上述提到的三维数值模拟方法也有过类似的研究。 实验方法研究了空气在具有3种不同管径19,25. 32mm的波纹管内的流动与换热特性。管外壁采用电加热，来模拟均匀热流条件，测得了不同工况下各种管径的平均对流换热系数和阻力系数，拟合出了所测的参数范围内的阻力和换热实验关联式，并比较了相同管径的波纹管和光管的换热效果。潍坊誉金机械对原稳站油行山管壳式换热器实体模型进行简化建模，同时兼顾课题研究的准确性和经济性。
基于进出口动态参数的管壳式换热器内部故障诊断预测研究。
(1)基于进出口动态参数，建立管壳式换热器结垢厚度和泄漏量的理论评价模型，给出评价模型的求解方式;
(2)基于分公司某大队管壳式换热器运行过程中的进出口动态参数，分析换热器内部运行状况，利用管壳式换热器结垢和泄漏的理论预测模型进吝分析，给出预测模型应用误差。 油田原稳站油一油管壳式换热器内部结构复杂，结构尺寸大，采用数值模拟研究时，对计算机配置要求较高，采用CFD前处理软件很难对现场实际模型进行网格划分，为便于研究分析，本课题在研究的过程中，对现场实际换热器进行模型简化处理。计算机模拟技术既能模拟真实条件，又能模拟某些理想化的假定，拓宽了实验研宄的范围，便于分析各种情况下换热器的运行特性，并减少了实验的工作量。
本文主要研究管壁污垢对管壳式换热器流动传热性能的影响规律。考虑管壁污垢传热的影响，将污垢当量到管壳式换热器的换热管壁，建立管壳式换热器的三维流动传热模型。在此基础上，建立了管壳式换热器内两相流(油一砂)数学模型一混合模型，包括质量守恒方程、混合模型的动量方程、第二相的体积分数方程、相对(滑流)速度和漂移速度方程，采用有限体积法离散模型，使用稳态、隐式、分离式求解器，基于交错网格的SIMPLE算法解决速度压力藕合问题，研究中砂对换热器壳程流场的影响，并分析结垢厚度对管壳式换热器管程、壳程出口温度和传热系数等参数的影响。通过对换热器工况进行模拟计算，分析了泄漏情况下换热器温度参数的变化情况，在此基础上提出了通过分析换热器管程和壳程温度变化来判断换热器泄漏及泄漏程度的方法。
采用的模型为大庆油田分公司原稳站生产用油一油管壳式换热器，内部流通介质为，内部含有细沙等杂质，这些杂质也是导致换热器内部结垢的主要因素。对于管壳式换热器，换热管直径相对很小，数量众多，容易发生堵塞和结垢，而且对换热管的清洗和更换十分困难，管壳式换热器管程内部的流通介质为比较清洁的流体。综合油一油管壳式换热器此特点，本课题着重研究换热器壳程侧的结垢。换热器管道的缺陷发生在支撑板附近，已成为铁磁性换热管重点监测区域。
根据大庆油田分公司原稳站油一油管壳式换热器实体结构尺寸，该换热器内部结构极为复杂，折流板、换热管数量众多，换热管直径0.032m，壳程直径1.4m，换热器长度为1 Om。换热器体积巨大，换热管直径与换热器长度的比值小，利用CFD前处理软件对其进行网格处理困难，网格数量太多，对计算机配置的要求非常高。分析换热器的物理模型，对模型进行适当的简化，分别对换热器的管侧和壳侧的温度场进行分析，研宄传热管束内部的传热过程，同时分析换热器壳侧不同位置处的换热情况。
管壳式换热器运行过程中的速度矢量分布，在换热器运行过程中，换热器壳程入口段的速度矢量值在0.4m/s;川页着折流板走向，换热器壳程内砂的速度矢量值在0.6m/s至2m/s之间变化，在折流板上方的砂速度;在折流板逆向换热器壳程内介质流动方向的背部，固体砂的速度矢量值，大约为0. I m/s。这是由于折流板的阻挡作用，降低了砂的速度。当砂粒径较大更容易在速度降低区域形成砂沉积，卫比砂粒径0.2m m时更为明显。当砂粒径为0.4mm，换热器运行稳定时，管壳式换热器壳程入u处的含砂率较高，大约在so%左右，壳程整体砂体积变化范围在5%-20%之间，由于本次分析的砂粒径较大，为0.4mm，故在壳程折流板根部有少量砂沉积，但沉积区占整个壳程的体积分数5%。对用于火力发电厂的换热器，换热温度通常提供高于8000C，为了满足这一条件，热交换器应该选区特殊的材料一一陶瓷，MonteiroDB等人门用CFD模拟来评估雷诺数在500到1500之间时传热因子和摩擦因子，比较了模拟结果与实验数据。
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