管壳式换热器（以下简称换热器）因结构简单、易于制造、操作方便等优点得到了广泛应用。但在实际运行中换热器常产生以开裂为主的失效,导致寿命缩短;运用传统失效分析方法分析换热器失效时,受到分析者头脑风暴影响,分析过程较笼统且缺乏具体指导模型,造成结果不准确,致使企业往往无法准确识别潜在失效,只能通过简单的调换设备、更换材料维持正常运行。为了更准确地确定换热器潜在失效,论文以某多晶硅企业的换热器为研究对象,针对实际工况研究其潜在失效并进行优化,对减少换热器运行故障,延长使用寿命具有重要意义。针对上述问题,论文从TRIZ中的功能、属性入手分析换热器潜在失效,同时进行数值模拟,进一步分析、验证失效,最后依据模拟结果进行优化设计,提高可靠性。完成的主要内容包括:首先,针对以头脑风暴为主的传统失效分析方法的缺点,借鉴预期失效分析方法中的逆向思维,依据TRIZ中功能视角下组件属性的交互作用特性,构建了分析系统潜在失效模式与原因的五种通用模型与失效分析应用流程,形成了一种基于功能—属性的失效分析方法;针对通用模型中属性确定问题,制定了属性查找算法。其次,建立了换热器的功能模型,根据属性查找算法得到了各组件相关属性,运用功能等级计算确定了分析的组件单元,将组件单元分别运用五种通用模型构建了求解模型,得到了换热器的潜在失效模式与原因。针对换热能力下降问题,建立了污垢沉积模型,得出了污垢沉积引起换热器失效的概率。然后,将简化后的换热器三维模型进行了数值模拟,根据模拟结果得到了管、壳程流体的速度、压力、温度变化,固体域的温度变化,将模拟分析结果与运用五种通用模型分析的失效原因相比较,验证了五种通用模型的正确性,通过综合分析发现折流板是影响换热器可靠性的重要结构因素。最后,针对折流板问题,选择优化设计其缺口高度,将缺口高度分别为0.25D、0.35D与0.45D的壳程流体模拟结果进行了对比分析,并对特殊位置进行取点分析,最终确定了最佳折流板缺口高度。