机械式蒸汽再压缩浓缩(Mechanical vapor recompression,简称MVR)技术是一项将浓缩过程中产生的二次蒸汽加压升温后回收充分利用的新型浓缩技术,大大减少浓缩过程中生蒸汽的用量和冷却水用量,具有高效、节能、低消耗的特点,可广泛应用于废水处理、海水淡化、制碱、发酵、食品加工、医药化工等领域,尤其是对于热敏性物质提取独特的工艺优势。然而,MVR系统二次蒸汽的机械压缩对换热、蒸发系统提出了更高的技术要求,如何设计具有高换热效率的低温换热器和蒸发器成为MVR系统的技术关键。因此,对适用于MVR系统的换热、蒸发系统的理论研究具有重要的学术价值和广阔的应用前景。本文以低温管壳式换热器为研究对象,运用大型CFD软件ANSYS FLUENT14.0,对管壳式换热器内流体的流动状态和换热过程进行三维数值模拟,以标准k—ε方程模型作为计算模型,采用压力修正的SIMPLE算法进行求解,分别利用定壁温假设法和管内外流体耦合换热法,研究换热器壳程流体的速度场和温度场探索不同管程流量时定壁温假设法对模拟换热器壳程流体换热的影响。研究结果表明,两种方法所得计算结果存在差异,随着管程流体流量的增加在逐渐减小。通过对比,本文认为:在管程流体流量较大,换热器换热性能较好时,可以使用定壁温假设法对换热器进行数值模拟,这样既可以提高计算效率也可以保证一定精度。反之,则应该采用管内外偶合法,该法能更好的揭示换热器局部温度变化的实际情况,使计算结果更加精确可靠。在后文的研究过程中,本文都采用了管内外偶合法。折流板是换热器中的重要换热部件。本文重点研究了折流板结构变化(包括折流板间距变化以及折流板缺口高度变化)对换热器壳程流体流动与换热的影响。通过模拟计算得到了不同折流板结构下壳程流体的速度、温度以及压力分布,并以此得出了壳程流体进出口温差、压降、换热系数随折流板结构变化的特性曲线。本文采用工程应用中常采用的h/ΔP指标作为评价换热器综合性能的标准。通过分析得到换热器综合性能随折流板间距减小以及缺口高度增加而逐渐降低的结论。