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在能源的利用过程中,大量的热量转移都需要通过换热过程来实现,因此开发高效的强化换热技术,对实现能源的高效利用,减少污染物排放具有重要的理论和应用价值。冷凝式换热器作为冷凝式热水器的核心部件,本文首先分析国内外冷凝式换热器的发展趋势,利用燃气热水器实验台和数值模拟技术,研究了冷凝式换热器换热、低温冷凝防腐、污染物排放以及结构优化设计。再以计算流体力学为基础,结合遗传算法、神经网络和场协同理论等技术手段,提出了一种逆向设计方法,对铸硅铝换热器的运行参数的优化研究,取得的主要成果如下:对换热器的流动、换热、低温冷凝腐蚀和污染物排放现象进行实验研究,实验结果发现在过量空气系数为1.3时,可实现较高的热效率和较低的NOx、CO排放浓度。采用BPNN和GRNN智能算法,实现了换热器在过欠、部分和过载负荷率下热效率和污染物排放浓度的预测,发现在过欠和过载负荷下,换热器的热效率快速下降,NOx和CO排放浓度快速升高。利用CFD对换热器内的流动和换热特性进行研究,结果得到在换热器的水流侧,内部水流局部阻力损失较大,占整个水流阻力损失的89.7%;在换热器烟气侧,烟气高温区温降占整个温降的80%以上。模拟结果拟合得到水流侧和烟气侧的换热无量纲Nu数的表达式为:Nuw（28）1.04Rew0.4.4 Prw0.36（Prw/Prs）0.25和Nug（28）CgReg0.6Prg0.36（Prg/Prs）0.25。利用场协同理论,优化了换热器的水流通道和肋片结构。将换热器水流侧串联流动通道优化为先并联,再串联流动结构形式,使换热器的水流侧换热能力最大提高3.6%。再应用场协同理论,将换热器烟气侧的圆柱形肋片优化为椭圆柱形肋片,烟气侧肋片换热能力最大提高10.2%。提出基于双遗传算法和神经网络耦合的逆向设计方法,并对冷凝式换热器的运行参数进行了多目标优化,上述逆向设计较原采用遗传算法,提高设计效率70%,降低计算误差24%。采用优化结构（水流通道、肋片结构）和优化运行参数,换热器水流阻力下降3.7%,热效率提高5.1%。优化换热器还将排烟温度由原来的60°C,降低为40°C左右,实现了换热器的高效节能和防腐运行。