换热器并联系统是工业生产中常见的换热器应用形式。流体分布不均是并联系统中广泛存在的现象,换热器内流体物性与相态的变化,会加剧并联换热器单元间流体流量分配规律的复杂性。本文以换热器并联网络在天然气液化冷箱中的应用为研究背景,开发了换热器并联运行的水力热力耦合计算仿真系统。利用该系统,针对Z型与U型两种典型的并联配管方式,分析了结构因素、工况因素与相态变化对换热器网络流量分配的影响规律。主要研究内容如下:通过分析并联换热器系统的特点,利用并联环路节点平衡原理,将并联换热器网络物理模型划分为多个节点与区段,利用水力计算方程组与热力计算方程描述换热器组内流体流动与换热过程,各节点间介质参数关系以矩阵形式表示,实现了变物性条件下并联换热器系统水力热力耦合工况仿真。该模型充分考虑了压力、温度变化对流体物性的影响,以及流体流经三通管混合后温度与质量含气率等参数的变化。本文提出的方法与建立的仿真系统具有通用性,只需替换流体物性与准则关联式便可应用到锅炉、平行流冷凝器、太阳能集热器等其它存在换热通道并联的场合。利用仿真系统针对天然气液化冷箱的典型结构和工况进行了并联换热器系统的流量分配特性仿真,得到以下主要结论:单相流体在Z型配管并联换热器系统内流量分配特性:总管管径增大与长度减小具有等价效果,均使并联换热器流量趋于均匀,换热器阻力越小,总管结构对流量分配的影响越明显;总管几何参数改变对最后一个分支管路的流量影响幅度较小,主要影响前面各支路间的流量分配;在进口雷诺数较小时,由于流体流动阻力系数随雷诺数增加,流量分配不均匀度随进口雷诺数的增加大幅升高,当雷诺数处于阻力平方区以后,流量分配不均匀度受雷诺数变化影响较小。两相流体在Z型配管并联换热器系统内流量分配特性:结构参数相同时,两相流体在并联换热器之间分配的不均匀度比单相流体大,分布不均现象更严重,增大总管管径仍然可以降低流量分配不均匀度,但下降幅度小于单相流体;流体不均匀度随进口雷诺数的增加基本呈现线性降低趋势;当并联换热器内热流密度同步增长至流体发生相变后,流量分配不均匀度会大幅提高,相比于单相流体,两相流体分配不均匀度随热流密度变化更大。单相流体在U型配管并联换热器系统内的流量分配特性与Z型配管情况有所不同:总管结构参数对最后一个支路的流量影响更大,前面各支路流量变化相对较小。两相流体在U型配管并联换热器系统内的流量分配特性也与Z型配管有所不同:结构参数相同时,两相流体不均匀度比单相流体小,增大总管管径时两相流体不均匀度的下降幅度大于单相流体;流体不均匀度随进口雷诺数的增加趋势比单相流体平缓;当并联换热器内热流密度同步增长至系统内流体发生相变后,不均匀度仍然随着热流密度的增加而降低,两相流体不均匀度随热流密度的变化速率与单相流体基本相等。获得了 Z型配管与U型配管两种条件下并联换热器系统内流体不均匀度STD与阻抗比Sr的关系式,在给定条件参数下,对比了 Z型配管与U型配管两种方式下的系统压降与流体不均匀度,可为配管结构设计提供参考。