换热器又叫做热交换器,是一种传递热量的装置,是将热量从热介质传递到冷介质中,保障设备正常运行的重要途经,热交换器在诸多行业中的作用相当重要,如食品、化工、石油等。由于基础材质的限制,换热器在高温高压的工况下,出现局部破裂和泄露的问题。本文结合以往换热器的设计经验和计算流体动力学(CFD)方法,从数值模拟和试验两个方面对其进行深入讨论和研究,在原有换热器前端做优化,设计出一种不锈钢预换热器结构,用以缓解铝制换热器的压力。具体研究内容如下:第一,对当前换热器运行工况做数据汇总和关键参数提取,讨论和确定设备的破损位置和原因。讨论表明:破损位置均发生在钎焊部位,当前材料无法满足设备254℃的运行工况。第二,对换热器设计参数进行核对后,建立三维几何模型,对其做热应力分析,找到最大应力集中的位置,同时对结构进行参数修改和优化,重复做数值分析。通过温度场和热应力分析表明:设计预换热器结构用于在铝制换热器的前端,可以大大地缓解铝制换热器在此工况的压力,满足设备使用要求。第三,对整台机组的3D模型做冷却风道的流场分析,对相关辅助部件做受力分析,对整机做运输工况模拟分析。经过模拟分析和优化后,相关参数全部满足材料的许用应力。第四,从试验的角度对换热器进行测试,制作样机并装在现有机器上测试,收集测试数据后,同标准机组对比,试验结果表明:该性能完全达到和标准机组同样的要求,满足了当前使用工况。