本课题主要研究原稳站用油油管壳式换热器的三维数值模拟，换热器以含砂作为内部换热介质，考虑换热面结垢和泄漏的影响，建立管壳式换热器结垢和泄漏的传热模型，借助软件对换热器温度场、流场分布进行模拟，分析结垢厚度、泄漏口尺寸、泄漏口位置、泄漏口数量对换热器传热性能的影响，创新点如下：基于流体力学和传热学的流动和传热基本公式，建立了管壳式换热器结垢和泄漏的理论预测数学模型，运用此模型解决了管壳式换热器结垢及泄漏的理论预测分析。

换热器主要研究内容包括以下三部分：管壁污垢对管壳式换热器流动传热性能的影响规律研宄；换热面泄漏对管壳式换热器流动传热性能的影响规律研究；基于管壳式换热器进出口动态参数一温度、压力等，对管壳式换热器内部故障进行诊断评价研宄。本课题结合大庆油田分公司某大队原稳站用管壳式换热器的运行特点，针对含砂油含砂油换热器这一特殊介质，借助软件，在充分利用已有基本理论和研宄成果的基础上，对管壳式换热器结垢和泄漏进行了流动传热的数值模拟，分析结垢和泄漏对换热器流动传热性响，研宄结论对利用换热器热工参数检测管壁结垢和泄漏具有一定的理论用。

换热器作为油气矿场初加工装置主要的传热设备，换热器运行情况的好坏，直接影响装置的运行效率。由于受到检修周期及有效检测手段的限制，换热器在运行过程缺乏对运行状态的准确把握，换热器不良运行状态以及运行故障主要有以下几种情况：压降增大：造成原因主要包括：介质不洁净或颗粒杂物太多，使板片或管束结塘或流道堵塞；受存在的非凝聚气体影响；此外还和流体的流动速度有关，介质粘性越强、循环（流动）越慢，则压降越大。介质内漏：换热设备内的两种介质由于某种原因造成高压侧介质向低压侧渗漏。换热器由于处于受压力、介质腐烛性、流动磨烛，尤其是固定管板换热器，还有温差应力，管板与换热管连接处极易泄漏，导致换热器内漏。还有很多管壳式和板式换热器经常发生渗漏，尤其是介质为循环水或水和高温油类的碳钢换热器，泄漏频繁，给生产带来极大的安全隐患。泄漏：造成此原因多为密封塾片老化或者密封垫片材质选用不适，也可能是各夹紧螺杆的螺母松脱以及一些腐蚀性、氧化性很强旳物料长时间冲刷所至。结据：由于换热器长期使用，在热交换表面形成一定厚度的污塘或水据，增大了热阻，从而降低了换热器的传热效率。

换热器采用有限体积法计算模拟流动传热过程的基本理论和方法，揭示了三叶孔板换热器壳侧传热强化的物理机制，数值模拟还表明在本次研究范围之内，改变三叶孔板板距对壳侧强化传热速率影响不明显，但对流动阻力和综合性能的影响较大。瑞流模型对壳程流体流动与传热进行了数值研究，分析了三叶孔板换热器壳程流动与传热特性。流经块支撑板后，流体已充分发展，并且随着壳程结构周期性变化，传热与压降也呈现周期性变化。在支撑板附近，流体流速变大，形成射流，并且由于支撑板阻挡，在支撑板前面和尾部产生二次流，能有效冲刷管壁，减薄流动边界层，起到强化传热作用。