在我国工业化进程不断推进、国民经济快速发展的同时,供不应求的能源问题和日益严重的环境污染成为了不容忽视的课题。发展清洁高效的能源产业结构链是我国可持续发展的必然趋势,在“节能减排”的政策方针下,冷凝式燃气热水器应运而生。相比传统燃气热水器,冷凝式燃气热水器通过降低排烟温度,充分利用烟气中的显热和潜热,大大提高了能源的利用率。其热效率显著提高,其理论热效率可达到110%,除此以外,排烟温度的降低也有效减轻了环境热污染问题。本文重点研究市售JSQ21-QL12LJW型号冷凝式燃气热水器的冷凝换热器热工性能。研究方法采用理论研究、试验测试与数值模拟相结合的方法进行。首先在流体力学、传热学等基础流体知识的基础上对样本冷凝换热器的结构性能、热水器整机换热性能等进行理论分析,然后根据冷凝式燃气热水器的相关规范要求,搭建热工测试实验平台,以冷凝换热器为研究重点,总结归纳流体流速、过剩空气系数与冷凝段温降的关系。利用Gambit前处理软件对冷凝换热器建立3D网格模型,导入FLUENT软件中设置一系列边界初始条件,进行数值模拟计算。计算收敛后在冷凝器模型中设置便于观察流体流动状况的剖面,根据其温度分布与速度分布分析研究冷凝器内部换热腔内的换热工况。将模拟结果与试验结果相对比,验证其模拟结果的可信度。最后根据分析结果针对样本冷凝器提出了一系列改良意见。本文的主要研究内容包括如下。(1)针对样本冷凝式燃气热水器整机热工性能及结构、冷凝器热工性能及结构进行理论分析,应用流体力学、传热学等基础理论知识、结合样本冷凝器结构特征对冷凝式热水器内部换热结构进行理论分析并提出改良意见。(2)搭建实验平台对冷凝器热工性能进行测试。得到在不同流体速度、流体温度的初始条件下,冷凝器内部烟气温度降规律,以及过剩空气系数对冷凝式燃气热水器热效率的影响。(3)对冷凝器进行数值模拟,模拟结果显示在烟气侧腔内换热工况较差,烟气温度分布不均匀,并且由于烟气进口位置偏右侧,使得在烟气侧腔左侧部分易产生烟气涡旋,换热效果较差。(4)流体在换热管内进行流动换热时,烟气流速较高时靠近烟气进口侧腔处的前排换热管内换热强度要高于远离侧腔处的后排换热管。(5)降低烟气进口流速进行数值模拟发现,由于流速的降低加大了进水侧对烟管的冲刷冷却作用,在靠近进水口侧的烟管内温降要大于远离进水口侧烟管。(6)改变进口水温与烟温、对原圆管进行加肋后再对冷凝器内部的流场换热情况进行模拟,分析对流体换热的影响规律。根据以上研究,对样本冷凝器结构设计提出优化改良意见来强化换热,并针对本文中研究所存在的不足进行补充说明。