能源已经成为我们赖以生存的重要保障,有效提高传热设备的传递效率在能源战略中具有重要意义。换热器是传热设备中最为重要和常见设备之一,因此提高换热器换热效率成为科学研究和生产应用的焦点。本文对套管式换热器进行强化传热研究,通过在管程与壳程增加螺旋片达到强化传热的目的,通过研究努赛尔数、阻力摩擦系数、综合强化传热因子,并结合流场中的温度分布、压力分布特点,进行内、外螺旋片对换热器传热的影响规律研究,为双螺旋片式套管式换热器结构设计和工程应用提供基础。本文通过改变管程与壳程内流体流动方向,增加流体紊乱性,提高换热器的换热性能。应用雷诺时均法对双螺旋片套管式换热器内的流体基本控制方程进行时均化处理,并采用雷诺应力湍流模型对流体的控制方程封闭,基于有限体积法,对流体域控制方程离散。运用有限元法对固体结构进行受力分析,建立流体域与固体域接触面,对双螺旋套管式换热器模型进行迭代耦合求解方法的建立。应用已构建的模型计算方法进行单壳程螺旋片强化传热模型研究,通过模拟不同雷诺数下换热器的努塞尔数、阻力摩擦系数与实验所得到的数据进行对比分析,结果表明建立的数值计算模型能够与实验及理论计算较好的吻合,验证了模拟方法的合理性。运用已构建模型进行双螺旋套管式换热器强化传热研究,通过研究换热器在单一因素(壳程螺距、管程螺距、安装角度)变化情况下,换热器在传热过程中的努塞尔数、阻力摩擦因子及综合强化传热因子变化趋势,并结合压力及温度云图的分析结果,确定出一种强化传热较高的换热器结构。对选出的换热器结构进行不同工况下双螺旋套管式换热器换热效果变化趋势研究,并进行结构在流体流动换热情况下受力情况分析,结果表明换热器结构受力最大部位在壳程螺旋片处,最大应力小于其许用应力,对换热器的实际工程应用提供理论参考。通过以上分析表明,已建立的数值计算模型具有可靠性,双螺旋片对套管式管换热器换热效果的提高较大,得到了换热器在单一因素变化下的换热情况的变化趋势,得到了一种换热效果较好的双螺旋套管式换热器结构。