无论出现哪种列管冷凝器故障，都会降低换热器的换热效率，影响系统的正常运行。近年来，粗加工装置换热器内漏、结塘堵塞问题越来越突出，尤其换热器，已严重影响装置的平稳运行。目前，原稳站管壳式换热器运行效果多人为经验判断，不能及时准确地对运行效果、存在问题进行诊断。因此，换热器在线检测技术开发与应用是提高粗加工装置运行安全性的手段之一。本课题通过研究油田用管壳式换热器内部结塘及泄漏问题，建立换热器运行传热与流动数学模型，分析换热器管壁结拒及泄漏对换热器换热流动特性的影响，并根据现场运行参数，对换热器的换热性能指标进行算例分析，从而对换热器设备检修与维护提供参考，同时可为油田用管壳式换热器的改造与设计提供借鉴思想。NJiang和JLi对螺旋管式换热器的压力降进行了数值模拟研究。
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。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。采用换热器的传热系数作为换热器换热效果的评价标准，以此来对比各组结坂工况的换热器传热性能。
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。数值模拟与实验方法相比具有如下优点：模拟能力强。计算机模拟技术既能模拟真实条件，又能模拟某些理想化的假定，拓宽了实验研宄的范围，便于分析各种情况下换热器的运行特性，并减少了实验的工作量。数据完整。数值计算可以得出换热器内部的流场、温度场及压力等参数的分布，据此，可以详细分析换热器内管束结构等布置的合理性、换热器的换热情况、换热性能等。经济性好。利用计算机软件数值计算的费用远远低于实验研究的费用。周期短。数值模拟所用的时间相对于实验要少，方便从各种参数的匹配组合中快速选择的方案。数值模拟所用的时间相对于实验要少，方便从各种参数的匹配组合中快速选择的方案。
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。壳程为沙子和的两相流动，沙子的粒径根据现场采集的数据大约在0.2mm-O.}mm之间。本次研究选用沙子粒径为0.2mm和0.4tn m，沙子的体积分数选为10%，壳程进口流速为0.7m/s，对管壳式换热器的壳程流场进行数值模拟。砂子体积分布的位置选取结果为沿换热器管长方向的四个截面，其中，z=-0.7n:为管壳式换热器壳程出I:l处的一个截而，z二一0.39m与z=0.016m为靠近管壳式换热器折流板的一个截面，z=0.7m为管壳式换热器壳程入I-I处的一个截面。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。