能源的利用离不开换热器的使用。目前,LNG缠绕管式换热器制造商仍以普通螺旋管作为换热部件制造换热器,但其存在换热系数低,换热面积大的问题。调研发现对螺旋管的强化换热技术研究比较少,因此有必要对螺旋管的强化换热技术进行研究,提出适用于螺旋管的强化换热技术。本文利用数值模拟方法对椭圆扭曲螺旋缠绕管和两头扭曲螺旋缠绕管进行了研究,利用析因实验的方法确定了影响两类管流动和传热特性的显著因子,并具体分析了显著因子对螺旋管的强化作用。首先本文介绍了管内单相流动和传热的基本理论,在调研国内外研究现状的基础上,选取了两类强化换热技术,并建立了新型换热强化螺旋缠绕管,建立了物理和数学模型,利用ICEM软件对几何模型划分了网格,并进行了网格无关性验证,利用Fluent软件进行了数值模拟,并将模拟结果同实验结果进行了对比,验证了模型的准确性,选取了评价强化换热效果的准则数。然后介绍了析因实验的基本理论,分析了两类强化管的物理模型,确定了影响两类强化管流动特性、传热特性和综合强化特性的4个结构参数,根据相关文献和工程资料,设置了各因子的水平,设计并进行了两水平全因子实验,利用析因实验方法进行了分析,确定了显著因子。指出了对于流动和传热特性,两类强化管的显著因子都为扭曲参数。之后分析了显著因子对椭圆扭曲螺旋缠绕管的影响,利用已建立的数学和物理模型,模拟了在不同雷诺数水平下,多个扭曲节距、椭圆比的组合,分析了结构参数对管内流动特性、传热特性和综合强化特性的影响规律。通过对局部流场的分析,研究了椭圆扭曲螺旋缠绕管的强化换热机理,根据对模拟实验数据分析的结果,以综合强化因数为评价准则,优化了结构参数,提出了在模拟工况范围内流动和传热的经验公式。最后分析了显著因子对两头扭曲螺旋缠绕管的影响,按照椭圆扭曲方式的分析思路,分析了两头扭曲方式结构参数对流动特性、传热特性和综合强化特性的影响,并对比了两类强化管的特性,得出了两头扭曲方式适用于螺旋管的换热强化,并优化了其结构参数,提出了流动和传热经验公式。本课题的研究将为螺旋管的强化传热技术研究提供技术参考。