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對換熱器進行不同工況分析，研究不同工況下換熱器的換熱性能。并編寫換熱器的沸騰用戶自定義（模型，將模型導入軟件。分析換熱器出現沸騰工況下內部蒸汽的流動情況，并根據對模擬結果的研究提出對換熱器的改進措施。通過對模擬結果的分析可知，研究的自然循環換熱器能及時有效排出堆芯余熱，雖然模擬值和設計值之間有一定誤差，但是誤差很小不影響對換熱器模擬結果的分析。換熱器的復雜結構使換熱器局部產生了“傳熱死區”和“流動死區”，這些死區的存在影響了換熱器內自然循環的形成。當換熱器傳熱進行一段時間后換熱器內的殼側溫度會達到飽和出現沸騰，沸騰產生的大量蒸汽在換熱器的“尖角”處聚，會對換熱器內流體的傳熱和流動特性產生影響。

譽金機械運用CFD數值模擬方法，借助FLUENT數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評價換熱器結垢和泄漏提供理論依據。主要內容如下:    

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律。

    

2.管殼式換熱器內部換熱面泄漏對換熱器流動傳熱性能的影響規律研究。      

(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律;    

(5)研究泄漏口數量對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律。

基于進出口動態參數的管殼式換熱器內部故障診斷預測研究。      

(1)基于進出口動態參數，建立管殼式換熱器結垢厚度和泄漏量的理論評價模型，給出評價模型的求解方式;    

(2)基于分公司某大隊管殼式換熱器運行過程中的進出口動態參數，分析換熱器內部運行狀況，利用管殼式換熱器結垢和泄漏的理論預測模型進吝分析，給出預測模型應用誤差。    油田原穩站油一油管殼式換熱器內部結構復雜，結構尺寸大，采用數值模擬研究時，對計算機配置要求較高，采用CFD前處理軟件很難對現場實際模型進行網格劃分，為便于研究分析，本課題在研究的過程中，對現場實際換熱器進行模型簡化處理。    

本文主要研究管壁污垢對管殼式換熱器流動傳熱性能的影響規律。考慮管壁污垢傳熱的影響，將污垢當量到管殼式換熱器的換熱管壁，建立管殼式換熱器的三維流動傳熱模型。在此基礎上，建立了管殼式換熱器內兩相流(油一砂)數學模型一混合模型，包括質量守恒方程、混合模型的動量方程、第二相的體積分數方程、相對(滑流)速度和漂移速度方程，采用有限體積法離散模型，使用穩態、隱式、分離式求解器，基于交錯網格的SIMPLE算法解決速度壓力藕合問題，研究中砂對換熱器殼程流場的影響，并分析結垢厚度對管殼式換熱器管程、殼程出口溫度和傳熱系數等參數的影響。