石化行业换热器占设备总量的40%,其中99%的换热器都存在结垢问题,据统计,因污垢造成的损失占国民生产总值的0.3%。因此提高管壳式换热器的传热性能已成为研究的热点。本文以北京燕山化工一厂的管壳式换热器中油溶性污垢为研究对象,主要研究了换热器污垢的沉积对管壳式换热器传热性能的影响。针对管壳式换热器油溶性污垢进行了污垢特性分析,研究了油溶性污垢的形成过程与主要影响因素;构建了污垢导热系数实验测试平台,运用制作的油溶性污垢试样,进行了相关实验研究,获取了不同工况参数下污垢导热系数的数据样本,得到了油溶性污垢在不同厚度与不同温度下导热系数变化规律;通过CFD软件对管壳式换热器污垢的传热性能进行了数值模拟,研究了污垢层厚度、介质温度等参数的变化对管壳式换热器传热性能的影响规律;结合实验与仿真结果,完成了溶垢配方实验,实施了换热器油溶性污垢的在线清洗。得到如下结论:(1)使用TC-3200高温热导仪,得到了换热器污垢厚度、环境温度与换热器传热性能之间的关系。结果表明,聚丙烯和沥青污垢厚度变化对导热系数影响规律基本一致;当污垢厚度一定时,聚丙烯和沥青污垢导热系数随环境温度变化对比结果表明,环境温度越高导热系数越大,且当污垢厚度达到3mm时,环境温度对导热系数的影响明显变小;当两种污垢的厚度同时变化时,垢层越厚导热系数越小,且沥青试件的导热系数要大于聚丙烯试件的导热系数。(2)数值模拟分析的结果表明,随着结垢厚度的增加,换热器壳程出口温度升高,管程出口温度降低,换热量变小,管壳式换热器的传热系数逐渐减少。污垢厚度越厚,厚度对传热系数影响的敏感性越低,当污垢厚度达到2mm左右时,换热器的传热系数处于临界低值;随着管程入口温度的增加,换热器壳程出口温度升高,且污垢越厚壳程出口温度也越高,管壳式换热器的传热系数逐渐减少。与污垢厚度相比,管程入口温度对传热系数的影响要略小于污垢厚度。(3)由于污垢厚度达到临界值时对传热性能影响较大,进行了油溶性污垢溶垢正交实验,获得了溶垢最佳配方。清洗配方在燕山化工一厂管壳式换热器油溶性污垢在线清洗中得到了有效验证,提高了生产效率,保证了管壳式换热器的高效运行。