管壳式换热器在工业过程中运用广泛,尤其是套管换热器在石油化工、冶金和制药等领域的运用尤为广泛。工业过程中,能量消耗较大的主要热量交换设备就是换热器,因此改进和提高管壳式换热器的换热效率对节省能源、降低成本有重要意义。本文通过建模仿真对管壳式换热器进行研究,并利用热力学第一定律、热力学第二定律、传热性和热经济学基本原理,对研究对象进行定性和定量分析。本文得出的主要研究内容和结论如下：首先,本文以水-水换热为研究对象,利用CFD软件建立了一个螺旋隔板单管换热器的三维模型,并对其进行了数值模拟计算。从壳侧压降、换热系数和阻力系数方面分析了换热器壳侧流体的流动和换热性能。发现螺旋隔板对套管换热器壳侧具有较好的传热强化作用,而且壳侧流道截面上存在的二次流动有利于对流换热。其次,通过实验验证了上述螺旋隔板换热器模型的可靠性和正确性后,在此基础上,又建立了5个具有相同螺旋升角不同螺旋隔板高度的换热器模型,以研究螺旋隔板高度对换热器壳侧流体传热和流动的影响。结果表明相同体积流量下,换热器的壳侧换热量、换热系数和阻力系数随隔板高度增加而增加,单位长度压降随隔板高度增加而减小。再次,本文对5个换热器进行了传热强化评价,评价方法分别为(1)强化换热器壳侧换热器量与未强化换热器壳侧换热量之比；(2)考虑壳侧阻力系数影响下的强化换热器和未强化换热器的换热系数之比。最后,基于热力学第二定律基本原理,从工质(?)和经济性的角度对5个不同隔板高度螺旋隔板换热器进行分析。结果表明髓着螺旋隔板加大,换热器的强化换热性能越好,但是其经济性不一定最高。因此螺旋隔板换热器设计时,应根据实际情况进行考虑。