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建立了一種復雜的數學模型，用于預測套管式換熱器內流體的流動及傳熱特性的數學模型，包括計算流體力學模型和計算傳熱學模型。其中，計算傳熱學模型中的瑞流擴散系數是利用溫度方差和溫度方差耗散率來求解，而不是利用通常采用的數假設值或實驗測定值來求解。分析換熱器的物理模型，對模型進行適當的簡化，分別對換熱器的管側和殼側的溫度場進行分析，研宄傳熱管束內部的傳熱過程，同時分析換熱器殼側不同位置處的換熱情況。對換熱器的出口平均溫度進行分析，分析出口平均溫度與設計溫度之間的誤差，評價換熱器的換熱性能。對換熱器殼側的速度場進行研究，分析換熱器的結構對自然循環的影響，并提出相關的意見對換熱器進行優化分析。

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。

管殼式換熱器運行過程中的速度矢量分布，在換熱器運行過程中，換熱器殼程入口段的速度矢量值在0.4m/s;川頁著折流板走向，換熱器殼程內砂的速度矢量值在0.6m/s至2m/s之間變化，在折流板上方的砂速度;在折流板逆向換熱器殼程內介質流動方向的背部，固體砂的速度矢量值，大約為0. I m/s。這是由于折流板的阻擋作用，降低了砂的速度。當砂粒徑較大更容易在速度降低區域形成砂沉積，衛比砂粒徑0.2m m時更為明顯。當砂粒徑為0.4mm，換熱器運行穩定時，管殼式換熱器殼程入u處的含砂率較高，大約在so%左右，殼程整體砂體積變化范圍在5%-20%之間，由于本次分析的砂粒徑較大，為0.4mm，故在殼程折流板根部有少量砂沉積，但沉積區占整個殼程的體積分數低于5%。