本文以新型椭圆管板片式不锈钢热交换器为主要研究对象,对水管侧内消音片结构对换热和压降的影响进行研究,选取合适消音片结构;烟气侧针对原有的铜管翅片式换热器存在铜管耐腐蚀性差、成本高、流动阻力大及铜质结垢影响传热效率等问题,在不增大热水器设备体积基础上,通过采用折边肋片单元组成的不锈钢肋片对热水器换热系统进行节能技术改造,以实验和数值模拟结合的方式找到最优结构,达到降低设备制造成本,提高换热性能的目的。本文主要研究以下几个方面内容:理论分析影响水管压降的主要是消音片结构;烟气侧换热分为辐射换热和对流换热,以对流换热为主,通过理论分析提高换热能力可以通过增大肋化面积,改变肋片角度等改变肋片结构的方式。对水管侧通过简化模型,建立合适的三维物理模型,水管部分的模拟结果表明消音片加入对压降影响较大,压降随着消音片与水管间隙的增大持续降低,但换热效果先升高后降低,综合性能考虑,消音片与水管间隙为0.0003m时,换热效果加强且压降由1074Pa降至886Pa。烟气部分通过对不锈钢板片进行简化,建立单肋片,双排水管的三维物理模型,对烟气成分物性参数拟合确保准确性,进行不同工况及不同肋片角度、宽度及高度的模拟分析,发现在换热主要在第一排水管和肋片进行,一排肋片效率是重要高于二排肋片效率;优化肋片结构,选取肋片角度为0°,宽度为0.00438m、高度为0.015m的换热单元结构。将热效率提高至92.7%,达到国标GB 6932-2015中规定的二级能效标准;排烟温度降至148.6℃,满足国标GB 6932-2015中规定非冷凝式热水器排烟标准。通过实验不同工况下热水器工作情况,与同工况下模拟的热效率、排烟温度进行对比,并将对比结果进行分析,发现热效率随着负荷的降低升高。实验与模拟数据变化趋势一致,且误差在7%,小于10%,证明模拟结果真实可靠。