管壳式换热器凭借结构简单,性能稳定,换热性能强等优点广泛用于电力、石油、动力机械等各个领域。数值模拟研究方法常用于对管壳式换热器结构优化研究以提升换热器的换热性能。本论文以实验室中管壳式换热器为研究对象,采用ANSYS软件建立物理模型及数学模型,通过数值模拟的方法,研究不同折流板对换热器换热性能的影响,为折流板的结构优化提供设计思路。第一,结合实验室单弓形换热器尺寸结构,采用ANSYS软件建立换热器的物理模型并进行数值模拟,并与实验室单弓形折流板换热器的实验室研究结果进行对比。在此基础上,确定物理模型和数学模型的边界条件、换热器换热性能的综合评价方法,以及通过网格无关性分析确定物理模型的网格参数,通过数学模型的可靠性验证明确Realizable k-ε湍流模型的准确性。第二,通过改变管壳式换热器中单弓形折流板结构参数,如折流板间距与缺口高度比等,对换热器换热性能的影响研究,对单弓形折流板的结构进行优化设计。研究结果表明:单弓形折流板结构参数中折流板间距和缺口高度比之间存在相互影响关系,当折流板间距较小时,应该选用相对比较大的缺口高度比来进行优化;相反折流板间距较大时宜选用较小的缺口高度比,此时压降和换热系数达到较佳的平衡点,从而可以获得好的管壳式换热器的换热综合性能。第三,通过改变连续螺旋折流板的结构参数对换热器综合性能影响进行研究,从而对连续螺旋折流板的结构参数进行优化设计。研究结果发现:相比于螺距对换热系数的影响,螺距对壳程压降影响更大,螺距为150 mm的连续螺旋折流板换热器可以获得较好综合性能。第四,在前述研究的基础上,提出“螺旋-圆盘-圆环”串联折流板结构设计,并通过改变串联折流板结构参数对换热器综合性能的影响进行研究,提出:当螺旋周期长度为1.25、圆盘半径为78.5 mm、圆环内径87.5 mm时,换热器的换热综合性能最佳。对三种不同结构的折流板换热器综合换热性能进行对比,发现“螺旋-圆盘-圆环”串联折流板＞连续螺旋折流板＞单弓形折流板。