中国作为世界能源消耗大国,存在能源结构布局不尽合理、能源利用率低等问题。工业上燃料燃烧后产生的低温烟气余热资源丰富,但由于低温烟气余热的回收利用存在热品位能低回收困难及低温腐蚀等问题,使得该部分资源利用率低造成了大量的资源浪费。聚四氟乙烯(PTFE)作为聚合物的一种具有耐酸腐蚀、重量轻、表面能低及适用温度范围广等优势,已经应用于制造低温烟气余热回收利用的传热管,但是聚四氟乙烯导热性能较低只有0.23 W/(m·K)左右,导致热交换器体积、传热管面积居高不下。为了提高四氟乙烯导热性能,本文研究了添加石墨烯对聚四氟乙烯性能影响。通过实验和数值模拟两种方法研究了添加石墨烯前后聚四氟乙烯热交换器在不同工况下的换热性能。首先,通过添加5%质量分数的石墨烯完成了聚四氟乙烯的改性,对添加石墨烯改性前后的聚四氟乙烯物性及性能进行了测试,发现改性后的聚四氟乙烯导热性能提高了18.68%,密度降低了10.32%,静态接触角降低了1.35%,短期内对于耐腐蚀性能没有影响。其次,根据聚四氟乙烯热交换器实际参数构建物理模型并进行相应的简化,通过数值模拟的方法研究了干空气条件下热交换器在添加石墨烯改性前后对热交换器换热性能的影响。研究结果表明:添加石墨烯后材料导热性能的提高使得热交换器的换热性能提升,且这种提升效果随着烟气流速的提高而变得越来越明显,在本文所研究范围内最高提高了5.62%。通过分析发现,聚四氟乙烯的导热性能仍需要进一步的提升,当复合材料的导热性能至少达到2.32～5.13 W/(m·K)时,才可以更好的满足工程实际应用需求。接下来通过实验及数值模拟两种方法研究了混气条件下添加石墨烯后对于传热管表面冷凝液滴温度梯度的影响,对比二者结果验证了模拟方法的正确性。最后,研究了混气条件下热交换器在添加石墨烯改性前后的对换热性能的影响,同时考虑了混气中水蒸气是否发生相变的区别。研究结果表明:总换热系数(发生相变)除了受混气流速及材料改性的影响,还受到混气入口温度、冷凝温度及混气中水蒸气含量的影响。总换热系数相较于平均对流换热系数(不发生相变)最高提升了约50%,添加石墨烯改性后总换热系数最高提升了8.3%。