内燃机燃料燃烧所放出的能量仅有三分之一左右被有效利用,其它能量通过废气、冷却水等散发掉。采用朗肯循环回收内燃机废气热量,能提高发动机的有效输出功率,同时降低燃料消耗和二氧化碳排放。而对于一个成功的朗肯循环系统,蒸发换热器的设计是决定换热量大小的一个关键因素。本文针对套管换热器,研究套管换热器在朗肯系统的应用可行性,采用理论分析计算和数值模拟技术以及试验研究相结合的方法对换热性能以及换热规律进行了研究,并对换热器计算模型进行了优化。本文的主要内容包括：1.针对套管式换热器,利用能量守恒方程、连续性方程、气体流动方程及传热方程对该换热器理论模型进行研究,建立简化数学模型。2.采用对数平均温差法和有效度-传热单元数方法建立Simulink稳态仿真计算模型,并根据流量,进出口温度,以及相变因子对换热器的传热性能的宏观影响进行讨论。3.采用计算流体力学建立热管换热器动态仿真模型,分析讨论动态输入参数下换热器的换热规律。4.开发一套换热器试验系统,分析流量,空气进口温度及系统压力等因素对换热器的流体流动及传热性能的影响,并对稳态仿真模型和动态仿真模型进行验证和修正。5.总结理论研究和试验数据,并提出该项研究进一步的改进方向。为废热回收系统的应用打下一定的基础。