污垢沉积是换热器运行过程中普遍存在的现象,污垢沉积形成附加热阻,严重影响了换热器的性能,造成了巨大的能量浪费与经济损失。污垢种类繁多,形成机理复杂。为了对污垢沉积过程有更深入的了解和掌握,本文采用计算流体动力学(CFD)方法,以CaSO4过饱和溶液为例,对析晶污垢在换热面的沉积过程进行了模拟与分析。首先,本文从污垢沉积模型和污垢剥蚀模型两方面对污垢模型进行阐述,给出了垢层厚度、污垢热阻的计算方法和垢层表面温度的确定方法,以更好理解沉积机理,为数值模拟提供基础。随后介绍了污垢数值模拟的经典方法“虚拟污垢法”,并针对其弊端进行了改进,提出了“非虚拟污垢法”对污垢结垢过程进行模拟。其次,以CaSO4过饱和溶液作为流动工质,采用“虚拟污垢法”对恒热流工况下的矩形通道内污垢沉积进行了仿真模拟,通过与实验结果比较验证了模型的正确性。分析了结垢过程中换热面的沉积速率、剥蚀速率、垢层厚度、污垢热阻随时间的变化规律,并对垢层内温度分布进行了研究。之后对热流密度、流体入口温度、入口速度、流体浓度对污垢沉积过程的影响进行了参数分析。最后,采用“非虚拟污垢法”对矩形通道内污垢沉积进行了仿真模拟,得出了污垢沉积过程中的温度场和速度场分布情况。之后将此方法应用于缩放管,研究了恒热流工况下缩放管内析晶污垢的沉积过程,对其温度场和速度场进行了分析。