基于进出口动态参数的管壳式换热器内部故障诊断预测研究。
(1)基于进出口动态参数，建立管壳式换热器结垢厚度和泄漏量的理论评价模型，给出评价模型的求解方式;
(2)基于***某大队管壳式换热器运行过程中的进出口动态参数，分析换热器内部运行状况，利用管壳式换热器结垢和泄漏的理论预测模型进吝分析，给出预测模型应用误差。在换热器整个壳程，固体砂子的体积分布整体比较均匀，为了数值模拟的方便，本课题忽略大粒径固体砂局部沉积对其浓度分布的影响，将管壳式换热器壳程内部的结垢视为均匀结垢。 油田原稳站油一油管壳式换热器内部结构复杂，结构尺寸大，采用数值模拟研究时，对计算机配置要求较高，采用CFD前处理软件很难对现场实际模型进行网格划分，为便于研究分析，本课题在研究的过程中，对现场实际换热器进行模型简化处理。
本文主要研究管壁污垢对管壳式换热器流动传热性能的影响规律。考虑管壁污垢传热的影响，将污垢当量到管壳式换热器的换热管壁，建立管壳式换热器的三维流动传热模型。(2)对于传热管壁和折流板的处理采用了FLUEN丁中的薄壁模型，在后续的边界条件设置时可以设定一个给定的壁厚，这样减少了网格数量。在此基础上，建立了管壳式换热器内两相流(油一砂)数学模型一混合模型，包括质量守恒方程、混合模型的动量方程、第二相的体积分数方程、相对(滑流)速度和漂移速度方程，采用有限体积法离散模型，使用稳态、隐式、分离式求***，基于交错网格的SIMPLE算法解决速度压力藕合问题，研究中砂对换热器壳程流场的影响，并分析结垢厚度对管壳式换热器管程、壳程出口温度和传热系数等参数的影响。
单弓形折流板管壳式换热器物理模型复杂，因此选用适应性强的正四面体和金字塔形非结构化网格，使用GAMBIT划分网格。对沉浸式污水换热器的堵塞、结塘和腐烛问题进行了研究，建立了沉浸式污水换热器的传热模型，并通过实验验证了模型的准确性。网格的数量直接决定了计算速度和精度。网格过少，将不到流场的流动特性;网格过多，一方面会严重消耗计算机资源，另一方面大量的数值耗散积累会影响计算结果的正确性。所以进行网格的***性验证时十分必要的。以一个单弓形折流板管壳式换热器模型为例进行网格***性验证。共三套网格:换热器整体均为四面体，终网格数量为1,521,014个;壳程为四面体网格，管程及壳程进出口管为六面体网格，终网格数量为I ,952,621个;由面到体依次画网格，终网格数量为2,175,849个。后面两套网格计算结果相差小于60%综合考虑计算精度与计算花费，选取第二套网格:终网格数量为1,952,621个。
管壳式换热器运行过程中的速度矢量分布，在换热器运行过程中，换热器壳程入口段的速度矢量值在0.4m/s;川页着折流板走向，换热器壳程内砂的速度矢量值在0.6m/s至2m/s之间变化，在折流板上方的砂速度;在折流板逆向换热器壳程内介质流动方向的背部，固体砂的速度矢量值，大约为0. I m/s。4mm，换热器运行稳定时，管壳式换热器壳程入u处的含砂率较高，大约在so%左右，壳程整体砂体积变化范围在5%-20%之间，由于本次分析的砂粒径较大，为0。这是由于折流板的阻挡作用，降低了砂的速度。当砂粒径较大更容易在速度降低区域形成砂沉积，卫比砂粒径0.2m m时更为明显。当砂粒径为0.4mm，换热器运行稳定时，管壳式换热器壳程入u处的含砂率较高，大约在so%左右，壳程整体砂体积变化范围在5%-20%之间，由于本次分析的砂粒径较大，为0.4mm，故在壳程折流板根部有少量砂沉积，但沉积区占整个壳程的体积分数低于5%。