板式换热器作为一种高效、紧凑的换热元件,广泛应用于石油、化工、冶金、动力等工程领域,在国民经济和工业生产中起到重要作用。因此,对板式换热器进行板型的开发和优化设计,提高换热器整体性能具有十分重要的现实意义和应用价值。本文采用数值模拟与实验相结合的方法,对人字形板式换热器的流场和换热特性进行了研究,分析了结构参数与流动阻力和换热性能的关系。通过数值模拟讨论了板式换热器的三个基本参数：波纹倾角β,波纹间距λ,波纹高度H,对板式换热器内部流动与换热特性的影响。β较小时,流场呈现“十字交叉流”的流态,β较大时,流场呈现“曲折流”的流态。Nu随着β的增大,先增大后减小,在β=70°附近时出现转折,而压降随着倾角的增大而增大；Nu随着λ的增大而逐渐下降,同时压降也逐渐下降；随着H的增大Nu增大,压降减小研究表明触点是板片上换热效果最好的点,触点附近,流道收缩,形成一系列漩涡,增强了附近的扰流程度,换热效果加强。因此本文通过数值模拟研究了影响触点分布的重要参数,即下层波峰线到板换长度方向对称轴的距离L。在板片三个基本参数不变的情况下,L的变化主要对第一层触点的纵坐标产生影响,触点横坐标不随其改变。压降、Nu与面积质量因子j/f随L的变化均呈现周期性变化,周期为λ/2sinβ,在L=λ/4sinβ获得最值,在设计板式换热器时可考虑参数L的影响以进一步优化板换的综合性能。通过数值模拟,对“热混合”板式换热器进行了研究。固定下壁面倾角βb时,Nu和压降随上壁面倾角βt的增大而增大,粘性耗散随着βt呈现先增大后减小的趋势,且在上下倾角之和为100°时取得极大值。随着入口Re的增大,压降和Nu均呈现上升的趋势,火积传递效率基本呈现震荡降低的趋势,且硬板组合的传递效率要高于软板组合。搭建人字形板式换热器水-水换热实验台,测试BR0.5-U-0.5B人字形波纹板片的换热阻力性能,并与模拟结果进行对比。运用威尔逊图解法与等流速法分别对数据进行了处理,对比发现模拟热侧出口温度高于实验值,冷侧出口温度低于实验值,威尔逊图解法工况下,冷侧、热侧出口压强均高于模拟值,误差均在10%以内,本文的模拟结果与实验结果的变化趋势具有较好的一致性。利用数值模拟可以更加方便快捷地获取板换性能,为新板型的设计提供一定的依据,并能大量节省实验成本。