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。

对管壳式换热器强化管外传热进行了数值模拟研宄，提出并分析了一种新型的传热强化元件——旋流片作为管壳式换热器管隙间支撑物的传热强化机理。在实验基础上，采用周期性单元流道模型数值模拟了旋流片产生的衰减性自旋流的流动和传热特性，并采用分段综合因子分析了传热强化的机理。结果显示，旋流片能起到扰流作用，并使流体强烈地冲刷传热管壁面强化传热。

有旋流片段的综合因子，尾流段的综合因子接近于，在自旋流段的综合因子，应当充分利用自旋流段低阻高效的特点对换热器进行优化。对复合波纹板片的板式换热器的换热阻力特性进行了数值模拟研究，采用非结构化网格，分别选用层流和瑞流模型，数值计算得到复合波纹型板式换热器内部的速度场，以及复合波纹型板式换热器在不同数范围内的换热准则方程式和摩擦系数关系式，证明了用数值计算方法研究复合波纹型板式换热器流动与换热性能的可行性。东北大学的尹俊以乂为开发平台，利用数据库技术，建立了独立、幵放、数据共享、运行可靠的传热介质物理性能数据库，并实现了这些数据库的动态查询。

采用的模型为大庆油田分公司原稳站生产用油一油管壳式换热器，内部流通介质为，内部含有细沙等杂质，这些杂质也是导致换热器内部结垢的主要因素。对于管壳式换热器，换热管直径相对很小，数量众多，容易发生堵塞和结垢，而且对换热管的清洗和更换十分困难，管壳式换热器管程内部的流通介质为比较清洁的流体。综合油一油管壳式换热器此特点，本课题着重研究换热器壳程侧的结垢。 

根据大庆油田分公司原稳站油一油管壳式换热器实体结构尺寸，该换热器内部结构极为复杂，折流板、换热管数量众多，换热管直径0.032m，壳程直径1.4m，换热器长度为1 Om。换热器体积巨大，换热管直径与换热器长度的比值小，利用CFD前处理软件对其进行网格处理困难，网格数量太多，对计算机配置的要求非常高。