板式换热器广泛应用于石油、化工、机械、电力、冶金、轻纺以及城镇供热等领域,其性能的稳定直接关系到板式换热器能否安全运行。如何改善板式换热器通道的换热性能,降低阻力损失,提高换热板片的承压能力,减少换热器事故率成为近年来板式换热器的研究热点之一。为了提高板式换热器的安全性、高效性,提出了新型鼓泡换热板,采用实验和数值模拟方法研究了一组结构参数的鼓泡板换热性能,采用Fluent软件进一步研究了不同结构参数对鼓泡板换热性能的影响,用有限元分析方法对鼓泡板进行了应力评定。研究成果可运用于工程实际,这对于开发新型板式换热器,提高板式换热器的安全性具有重要意义,提高板式换热器的承压能力,保证其换热性能,有利于本质安全的落实。主要研究成果如下:(1)将实验值和三种湍流模型的模拟值比较,得出RNG k-ε湍流模型的模拟结果与实验值最接近,RNG k-ε模型对鼓泡通道适用,验证了模拟结果的正确性。(2)数值研究发现,鼓泡内部产生的两个漩涡,宽度方向上相邻鼓泡之间产生的两个漩涡,是鼓泡板强化换热的机理所在,因此,改变通道结构使通道中形成较多的漩涡,是发展高效板式换热器的重要方向。(3)数值研究发现,H=15mm、G=5mm时,V在15mm~30mm范围内,阻力特性因子f随V增大而减小,Re越大f变化越明显,V=20mm时,鼓泡通道换能因子j最大。V=15mm、G=5mm时,H在15mm~30mm范围内,阻力特性因子f随H增大而减小,Re越大f变化越明显,H为20mm时,鼓泡通道换能因子j最大;H=15mm、V=15mm时,G在2.5mm~10mm范围内,换能因子j随G增大逐渐减小,G=7.5mm时阻力特性因子f最小。因此工程设计中应合理选取几何结构尺寸,以满足换热及阻力要求。(4)有限元分析发现,鼓泡板上应力周期性分布,应力集中产生在鼓泡与板的过渡部位以及鼓泡顶部与基板接触的部位;H=15mm、V=15mm、G=5mm、δ=1mm的鼓泡板可承受3.5MPa压力。因此工程设计中,可根据实际工况选取适用的板结构。