板式换热器是一种经典的间壁式换热器,广泛应用于能源、石油和集中供热等领域。在板式换热器的实际应用中,经常面临冷热两侧通道压降、温差和流量相差较大的非对称工况,传统的板式换热器完全对称的结构设计致使其两侧通道的调节缺乏灵活性,因而无法与实际工况达到最佳匹配,换热器的性能得不到充分发挥。而非对称式板式换热器冷热两侧通道结构不同,通过合理的设计可与实际工况达到良好匹配,提高了换热器的整体换热效率,扩展了板式换热器的应用范围。对于非对称式板式换热器,目前仍缺乏其结构特点和参数设计的相关研究。本文以具有大小正弦波纹轮廓的非对称板式换热器为研究对象,通过分析其结构特点,提出一种非对称板片波纹结构参数设计的方法;基于该设计方法,建立了非对称板式换热器三维双通道模型进行模拟分析,并与传统的对称式板式换热器进行对比;基于数值模拟的数据和结果,采用综合传热性能因子和经济性指标进行分析评价。本文以两侧通道截面积比来表征非对称板式换热器通道截面特性,将其定义为非对称因子a,并对非对称板片波纹的轮廓曲线进行参数化处理,得到板片轮廓的数学表达,通过对轮廓曲线积分建立起非对称因子a与板片波纹参数之间关系,从而实现可依据实际工况确定通道截面比(非对称因子a),进而确定板片波纹结构参数的方法。为测验设计出的板片性能,对冷热流量比为2:1工况下对称式与非对称式板式换热器的性能进行模拟对比。结果表明:当保持大流量侧流速不变,提高小流量侧流体流速时,该非对称板片可使小流量侧通道传热系数提高30%～68%,总传热系数可提高15%～34%。同时,研究发现这种大小正弦轮廓的非对称结构设计改变了两侧通道的压降分布,由于小流量侧流体流速提升,其通道的压降随之增大,而大流量侧尽管流速不变,却由于大小正弦非对称结构设计消除了部分板间触点,湍流扰动减弱,因而通道压降明显减小。当同时调整非对称板式换热器两侧流速,使得非对称式与对称式板换的换热系数相同时,非对称板换小流量侧阻力因子小幅上升,而大流量侧的阻力因子大幅下降,仅为对称式板式换热器大流量侧的一半。研究表明在实现相同换热系数的前提下,该非对称板式换热器的阻力性能要明显优于对称式板式换热器。基于计算数据和结果,对二者的综合性能进行进一步分析。应用经典的换热器性能评价指标——综合传热性能因子对非对称板式换热器的综合性能进行评价。结果表明无论是大流量侧还是小流量侧,该非对称板式换热器综合性能均要优于传统的对称式板式换热器。此外,在已有评价指标的基础上,基于经济学原理提出以费用现值作为换热器综合经济性能评价的指标,研究结果表明相比于对称式板换,采用非对称板换最大可节省16%的运行费用,可节省20%的总投资额费用,其经济性优势显著。