随着全球能源战略危机问题的日益加剧,各国对节能降耗提出了更高的要求,而石油化工行业是耗能大户,换热器换热效率的高低直接影响节能减排的效果,而螺旋板式换热器具有诸多优点,如果能根据需求将其适当应用于石化行业的实际生产中,势必为节能减排做出贡献。以往对螺旋板式换热器的研究主要侧重于内部介质为低粘度情况,然而石油化工行业内粘度较高的介质也是十分常见的,因此对高粘性流体螺旋板换热器研究就显得十分重要。本文根据螺旋板式换热器的工作原理和流动特点,建立螺旋板式换热器整体模型,应用Fluent软件对整体螺旋板式换热器内三种高粘性介质(减压渣油、润滑油、导热油)工况情况进行了模拟计算,得到高粘性流体在螺旋板式换热器内温度分布情况、压强分布情况,并计算出传热系数和压降,整合做出曲线,分析各参数对螺旋板式换热器的内部流动及传热与阻力性能影响。本文侧重对工艺参数(介质流速、介质粘度)和结构参数(板间距、定距柱排布密度和定距柱排布方式)等影响螺旋板式换热器性能的重要参数进行研究。研究发现:提高高粘性流体侧流速能获得非常好的强化传热效果,选择适应高粘性流体最佳流速板间距,并且定距柱按照四个定距柱组成的菱形短对角线沿轴向排列的方式,同时定距柱密度设定在200-300个/m~2可使高粘性流体螺旋板换热器整体性能将得到提升。螺旋板式换热器的承压能力也是影响其推广的关键因素,而螺旋板是主要承压件。本文对螺旋板十分复杂的受力结构进行分析,简化力学模型,采用较先进、精确的极限载荷分析方法对模型进行数值分析。本文研究螺旋板结构破坏机理,理清三种定距柱排列形式对结构破坏的影响,总结破坏部位主要发生在定距柱与螺旋板连接区域;对比三种定距柱排列发现四个定距柱组成的菱形短对角线沿轴向排列方式使得螺旋板承压能力增强;在整个螺旋体中最危险截面为最外圈螺旋板,设计计算时应以此板设计为准;螺旋板结构的极限载荷大小与螺旋板厚度的平方成正比关系,在实际生产中应尽可能选择高强度钢来提高螺旋板的承压能力。这些模拟结果对螺旋板式换热器在石油化工行业的推广、换热器自身的优化设计以及运行参数的调试都具有重要的参考价值和指导意义。