换热器广泛应用在制冷、化工、石油、动力等行业中,它是这些行业中的通用设备,并在这些工业中占有特别重要的地位,尤其是在化学加工和石油炼制中。管壳式换热器是目前应用最广泛,也是最重要的一种。所以研究管壳式换热器强化传热是非常有必要的。本文分别就管程换热器与壳程壳程的强化传热做了数值模拟研究。管程强化传热以正弦波纹管作为研究对象,采用简化的二维波纹管模型研究了波幅、波距以及雷诺数对正弦波纹管强化换热的影响。通过对比八种波型的正弦波纹管结果表明,波纹管波幅对波纹管换热影响显著,而波距对波纹管换热影响不显著,并用场协同原理分析其原因。进一步探讨波幅与波距的比值ξ对正弦波纹管强化换热的影响,结果显示ξ=0.25～0.30之间的波纹管管型换热量较大。同时计算了不同雷诺数下波纹管的综合换热性能PEC。结果表明,雷诺数较小时波纹管的综合换热性能PEC较小,甚至小于1,而在较高雷诺数下模拟的结果中最大的PEC能达到1.3左右。通过数值计算得到了正弦波纹管强化传热的最优结构以及最佳传热雷诺数范围。壳程的强化传热以传统弓形折流板作为研究对象进行数值模拟研究及传热优化。在折流板上适当开孔是一个能提高换热器综合换热性能的有效方法。文章通过对七种开孔方案的对比研究,分析了开孔前后的传热特征以及压降特征。研究表明,折流板的开孔面积和开孔位置是影响其换热的两个重要因素。最后通过综合换热性能评价因子EEC研究发现,在所研究的开孔面积范围内,开孔面积越大,EEC越好；在相同开孔面积的方案中,在折流板压强较大的区域开孔,EEC越大。不同雷诺数下,EEC的优化趋势不同。在开孔面积较大时,低雷诺数下,EEC更大；在开孔面积较小时,高雷诺数下的EEC更大。但是对整个优化方案的选取没有影响。