管壳式换热器作为重要的换热设备，在石油化工生产领域广泛应用，其换热性能对这些领域的工艺流程影响较大。目前，油田三次采油中大量应用新型聚合物，导致管壳式换热器结垢明显增多，造成换热热阻增加、换热性能降低；并且，污垢中腐蚀性介质腐蚀金属管壁，导致其穿孔，即形成管壳式换热器泄漏、致使物料污染。快速有效识别管壳式换热器结垢和泄漏故障是缩短维修周期、降低更换换热管件的基本保障，而管壳式换热器结垢和泄漏的传热特性是开发相关技术的关键所在。获取管壳式换热器结垢和泄漏的传热特性，对基于热工参数检测管壳式换热器的结垢和泄漏的相关技术发展具有重要意义。本文以管壳式换热器结垢和泄漏的传热特性为研宄目标，对管壳式换热器结垢及泄漏模型、求解方法，管壳式换热器结垢及泄漏预测模型，现场试验方法进行了研宄。对于单弓形折流板管壳式换热器不同结据厚度的影响分析，鉴于本文所采用的物理模型特征，换热管当量结坂厚度较小，为保证污据层网格质量，模拟对计算机的要求非常高。
壳管式冷凝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。但是由于换热器大多体积庞大，内部结构复杂，模型的网格处理比较复杂，且对计算机的配置要求高，前人的研究分为两种，首先是利用多孔介质模型，或者模拟换热器理想模型。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。
建立了一种复杂的数学模型，用于预测套管式换热器内流体的流动及传热特性的数学模型，包括计算流体力学模型和计算传热学模型。其中，计算传热学模型中的瑞流扩散系数是利用温度方差和温度方差耗散率来求解，而不是利用通常采用的数假设值或实验测定值来求解。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。对换热器的出口平均温度进行分析，分析出口平均温度与设计温度之间的误差，评价换热器的换热性能。换热器内砂沉积对结垢位置的影响换热器内管壁结垢主要受其液体介质含砂浓度的影响，对管壳式换热器壳程流场进行了液一固两相流数值模拟，根据模拟结果分析，确定换热器的主要砂沉积位置。对换热器壳侧的速度场进行研究，分析换热器的结构对自然循环的影响，并提出相关的意见对换热器进行优化分析。