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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；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。快速有效識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相關技術的關鍵所在。采用換熱器的傳熱系數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。獲取管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱特性，對基于熱工參數檢測管殼式換熱器的結垢和泄漏的相關技術發展具有重要意義。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，現場試驗方法進行了研宄。

本課題主要研究原穩站用油油管殼式換熱器的三維數值模擬，換熱器以含砂作為內部換熱介質，考慮換熱面結垢和泄漏的影響，建立管殼式換熱器結垢和泄漏的傳熱模型，借助軟件對換熱器溫度場、流場分布進行模擬，分析結垢厚度、泄漏口尺寸、泄漏口位置、泄漏口數量對換熱器傳熱性能的影響，創新點如下：基于流體力學和傳熱學的流動和傳熱基本公式，建立了管殼式換熱器結垢和泄漏的理論預測數學模型，運用此模型解決了管殼式換熱器結垢及泄漏的理論預測分析。數值計算可以得出換熱器內部的流場、溫度場及壓力等參數的分布，據此，可以詳細分析換熱器內管束結構等布置的合理性、換熱器的換熱情況、換熱性能等。

管式冷卻器主要研究內容包括以下三部分：管壁污垢對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律研宄；換熱面泄漏對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律研究；基于管殼式換熱器進出口動態參數一溫度、壓力等，對管殼式換熱器內部故障進行診斷評價研宄。本課題結合大慶油田分公司某大隊原穩站用管殼式換熱器的運行特點，針對含砂油含砂油換熱器這一特殊介質，借助軟件，在充分利用已有基本理論和研宄成果的基礎上，對管殼式換熱器結垢和泄漏進行了流動傳熱的數值模擬，分析結垢和泄漏對換熱器流動傳熱性響，研宄結論對利用換熱器熱工參數檢測管壁結垢和泄漏具有一定的理論用。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。

對管殼式換熱器強化管外傳熱進行了數值模擬研宄，提出并分析了一種新型的傳熱強化元件——旋流片作為管殼式換熱器管隙間支撐物的傳熱強化機理。在實驗基礎上，采用周期性單元流道模型數值模擬了旋流片產生的衰減性自旋流的流動和傳熱特性，并采用分段綜合因子分析了傳熱強化的機理。(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。結果顯示，旋流片能起到擾流作用，并使流體強烈地沖刷傳熱管壁面強化傳熱。

有旋流片段的綜合因子，尾流段的綜合因子接近于，在自旋流段的綜合因子，應當充分利用自旋流段低阻的特點對換熱器進行優化。對復合波紋板片的板式換熱器的換熱阻力特性進行了數值模擬研究，采用非結構化網格，分別選用層流和瑞流模型，數值計算得到復合波紋型板式換熱器內部的速度場，以及復合波紋型板式換熱器在不同數范圍內的換熱準則方程式和摩擦系數關系式，證明了用數值計算方法研究復合波紋型板式換熱器流動與換熱性能的可行性。對用于火力發電廠的換熱器，換熱溫度通常提供高于8000C，為了滿足這一條件，熱交換器應該選區特殊的材料一一陶瓷，MonteiroDB等人門用CFD模擬來評估雷諾數在500到1500之間時傳熱因子和摩擦因子，比較了模擬結果與實驗數據。東北大學的尹俊以乂為開發平臺，利用數據庫技術，建立了獨立、幵放、數據共享、運行可靠的傳熱介質物理性能數據庫，并實現了這些數據庫的動態查詢。

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節能和經濟性都有利，而當流速較低時需進行及時除塘。無論出現哪種管式冷卻器故障，都會降低換熱器的換熱效率，影響系統的正常運行。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；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。

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熱阻實驗臺，測得不同對間、流速和溫度下天然循環冷卻水（松花江水）中鐵離子、氯離子、細菌總數、值、溶解氧、池度、電導率等水質參數，隨機取一組實驗的水質參數作為輸入變量，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進行了灰色關聯分析，并就運行參數對其結塘的影響逐一作了機理分析。結據：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，增大了熱阻，從而降低了換熱器的傳熱效率。。