换热器是广泛应用于化工、石油化工、医药、动力、轻工、制冷等行业的一种通用的设备。在当前局面下,能源短缺,能源被利用的潜力需要被充分挖掘,热交换过程的合理组织、高效利用和余热的回收在当今显得尤为重要,而这往往又与如何正确地设计和选用热交换器密不可分。　　 那么如何正确地设计和使用换热器,这通常会涉及到对所设计的换热器进行相关的性能测试,以验证该换热器是否能高效、准确而又安全地达到换热要求。若测试结果显示换热效率低,或者换热器在测试过程中会产生结构的破坏等情况,则需在测试结果的基础上对该换热器采取相应的解决措施,例如,换热器结构上的改进等。针对某研究所工业换热设备在工作过程中出现的U形管换热器发生流体介质内露的现象,根据换热器换热性能测试的两种常用方法,即数值模拟与实验验证,本课题对换热器设备展开了相关的研究工作。　　 首先,本课题设计出了应用于该研究所换热设备某一冷却工作段的同心管换热器,其相对于U形管换热器来说,结构更简单、造价更低廉,并在FLUENT软件平台上对其换热过程进行了相应的数值模拟,验证了该换热器理论设计计算的可行性;其次,就换热设备在工作过程中出现的U形管换热器的失效原因进行了分析,根据对遭受结构破坏的部件的观察判断,认为U形管换热器管、板结合处过大的热应力是造成结构破坏的最主要原因,在此基础上,本课题提出了U形管换热器相应的结构改进措施,并在ANSYS软件平台上模拟了管板结构改进前、后的热应力分布,发现结构改进后管、板结合处的热应力明显减小,从而为U形管换热器的结构改进提供了依据。最后,本课题设计出了一个可供多种换热器进行测试的实验回路,针对第三、四两章中同心管换热器与U形管换热器的工作要求,实验采用了相同的换热器以及相同的工况进行了测试实验。对换热器性能测试的实验数据进行了采集与分析,为换热器的性能测试提供了直接依据。