在全球面临能源短缺,不断开发新能源的今天,节能降耗成为研究的重要课题,换热器在许多工业领域有广泛的应用,其性能的好坏直接影响着能源利用效率的高低,因此对其进行强化传热的研究已成为当今工程节能的重要手段。在各种强化手段中,插入扰流装置得到了工业的广泛应用,而对于金属丝插入件的研究迄今未见报道,本文通过对这种简单易得和容易制作的金属丝插入件进行有效的组合布置,将其置于换热管内,研究其强化换热特性。研究中以场协同理论和正交实验设计为指导,得出9种金属丝组合形式,并建立热工水力回路对插入金属丝扰流元件的换热管进行流动和换热性能实验,获得了在入口雷诺数300 < Re < 1.3×104范围内,不同雷诺数下的温度、流量及压差等的相关数据。通过对正交实验结果进行极差和方差分析得出了三个因素对于换热特性影响的灵敏度差异,结果表明在管道布置方式(中心或贴壁面)最为敏感,验证了在管道中心布置金属丝插入件比在管壁周围布置换热特性要好。实验结果同时表明,在管内插入金属丝扰流元件,可以明显地提高换热器的换热下效率,与光管相比,换热量Q的提高率在120%～520%,总传热系数K的提高率在126%～610%,阻力增大100%～350%。通过强化传热性能的评价准则(PEC )对插入金属丝后的换热管进行传热的综合评价,得出当Re等于6931时,PEC值有最大值5.97;当Re等于338时, PEC值有最小值0.89,9种组合均可使换热性能得到增强。通过修正的Wilson图解法分离出了换热管内对流传热膜系数,与Microsoft excel数据分析功能模块的回归选项相结合,得到了各种金属丝组合的传热关联式和阻力系数回归方程,可为工程设计提供一定的参考。