换热器作为一种传热设备,被广泛地应用于炼油、化工、轻工、制药及城市的集中供暖等领域,是工业生产中不可缺少的设备。近年来,许多学者致力于高效换热器的研究和开发工作,其中传热强化是该领域研究的重点。波纹管换热器是一种新型强化管壳式换热器,具有传热性能好,防垢能力强且有自我补偿能力等优点。为研究波纹换热管的轴向刚度,本文设计了波纹套管换热器和直管套管换热器并以温差载荷作用下套管中的轴向应力为考察指标。研究发现,由于波纹管具有较大的变形补偿能力,波纹套管的轴向应力约为直管套管的40%,说明波纹套管换热器的温差载荷承载能力要比直管套管换热器好。最后,本文验证了“刚度削弱系数”k_f计算公式的正确性,以利于波纹换热管的工程应用。本论文还对圆弧切线型、圆弧型、缩放型、正弦型波纹换热管的管内流动进行了数值模拟,其中圆弧切线型是北京化工大学钱才富教授提出的新型波纹管,计算了局部对流传热系数、平均对流传热系数和压力降,并与直管进行了比较。结果发现,圆弧切线型波纹管和正弦型波纹换热管的综合传热性明显优于其它结构形式的波纹管。