采用“斜日字”单元布管并以周向重叠和轴向分隔螺旋折流板来支撑管束的三分螺旋折流板电加热器是一种新的技术,克服了传统的多圈环形分层布置U型电加热管弓形折流板电加热器管间距不均匀、换热系数低、流动阻力大等缺点。采用“斜日字”单元可以在圆柱形空间的正三角形网格上灵活组成以9根U型管为台阶不同管数布管方案。周向重叠三分螺旋折流板结构除了具备螺旋折流板传热系数高,流动阻力低,无流动死区,管束不易振动和结垢等优点外,还能够有效抑制相邻折流板之间三角区漏流的问题。轴向分隔是一种采用小倾斜角的周向重叠螺旋折流板在相邻折流板之间加分隔套管来实现较大导程的方法,其目的是用于缓解2D激光切割机加工螺旋折流板管孔对管子的尖角磨损问题,使得可以方便地对品种多批量小的电加热器应用高效低阻且管壁温度均匀的螺旋折流板技术,并提高螺旋折流板加工效率和降低加工成本。为了进一步验证周向重叠三分螺旋折流板结构的强化传热效果,并获得轴向分隔方案与普通方案的电加热器性能对比结果,本文对3种普通方案和2种轴向分隔方案的具有9根U型管的“斜日字”单元周向重叠三分螺旋折流板电加热器和弓形折流板电加热器为研究对象进行了流体介质为水的性能试验研究。重点分析了换热系数、压降、综合指标h·△p-1/3和电加热管平均壁面温度等指标,探讨了不同折流板结构对电加热器性能的影响。试验结果表明,5种周向重叠三分螺旋折流板电加热器方案的换热系数和综合指标都明显高于弓形折流板电加热器方案,电加热管平均壁面温度均低于弓形折流板方案。螺旋折流板电加热器方案与弓形方案相比换热系数提高了6.9%～48.2%,综合指标提高了6.9%～47%,电加热管平均壁面温度降低了1.42 K～8.0 K。轴向分隔方案对比相同当量倾斜角的普通方案,其换热系数和综合指标稍有降低,但与弓形折流板方案相比仍有明显的优势。两种轴向分隔方案H8（6）°、H10（6）°的换热系数分别比弓形折流板方案S40平均提高了22.24%、11.91%,综合指标平均提高了20.26%、11.49%,电加热管的平均壁面温度平均降低了5.36 K、3.11 K。本文采用质心当量模型的方法在相同的试验条件下计算了3种不同螺旋角普通方案三分螺旋折流板电加热器（H6°,H8°,H10°）的换热性能,并与试验所获得的结果进行比较,进一步验证了质心当量矩形模型的有效性。在相同的条件下,按质心当量矩形模型计算的换热系数与试验数据计算所获得的换热系数之间的误差在-3.5%～17%范围内。本文还采用可以对四分螺旋折流板换热器壳侧流动进行计算的HTRI商用软件建立四分螺旋折流板换热器模型,研究了不同折流板倾斜角和导程对四分螺旋折流板换热器性能的影响变化规律。模拟结果表明以相同的倾斜角分别形成不同导程的包含首尾相接、轴向搭接和轴向分隔三种折流板连接方案换热器的换热系数随流量的变化曲线重合在一起且随着流量的增加而增大,说明HTRI软件所建立的四分螺旋折流板换热器的换热系数计算模型是随螺旋折流板倾斜角变化而不是随导程而变化。