能源短缺、环境污染已成为世界共同关注的问题,节能减排、降低能耗,提高能源利用率是解决能源问题的根本途径。在我国工业领域内,工业余热资源丰富,在众多余热资源中,空压机是余热利用潜力极大的设备,近85%的电能以热能的形式排放到大气中。本文针对空压机余热资源,对余热综合回收利用进行了实验及相关模拟研究。主要工作如下:(1)首先,根据空压机运行时油气温度特点,以“油路为主、气路为辅”的回收原则,设计了一套油气余热综合回收系统。基于此,进行了模拟空压机余热回收实验台的设计及搭建,并在所搭建的实验台上进行了较为全面的余热回收实验研究。实验结果表明:在排气压力一定时,排气流量随润滑油温度的升高而减小;润滑油承载着大部分的热量,其热量约占总余热量的79.5%。在本文所研究的工况下,排气压力为0.6MPa、油温为70?C工况时,回收油气的热量分别为327.73KJ/min和84.35KJ/min,而且在油温为65~75?C范围内,自来水温度升高20?C以上时,可制备的热水流量为2~4L/min。因此,回收空压机油气余热是实际可行性的,并且余热回收效果显著。(2)以余热回收实验数据为基础,通过对条件的合理简化和假设,运用Fluent软件,建立与实验元件波纹参数相同的简化几何模型进行模拟分析,验证数值模拟的可靠性。模拟结果在传热性能与流动阻力方面与实验结果吻合较好。在此基础上,考虑不同波纹参数的传热特性和波纹板片受力,对换热器进行了流固耦合计算,获得了不同结构参数下板片的换热性能和应变分布。流固耦合结果表明:在本文所研究的波纹参数范围内,波纹倾角?=60?、间距?=12mm、波高h=5mm时的综合传热性能最佳;当油液粘度较高时,板片所受作用力较大,因此,换热器设计时应综合考虑换热性能、流动阻力及板片的受力问题。(3)针对空压机压缩空气脱湿干燥问题,本文提出了一种基于超音速喷嘴与旋流器相结合的超音速旋流分离技术用于压缩空气脱湿干燥的方法,并对这种方法的脱湿效果进行了相关模拟及实验研究。模拟结果和实验结果表明:气流经过喷嘴后速度增大、温度下降,为气液两相旋流分离提供了前提条件,并且该方法能够有效除去压缩空气中的部分水分,进一步提高气体干燥程度。在本文所选用的喷嘴尺寸及研究工况下,喷嘴进出口最大温差为7~8?C,不同工况下的平均脱湿效率分别为45.7%和51.3%。本文计算结果,对船舶空压机站余热回收的技术方案及板式换热器的改进设计和压缩空气脱湿方法都具有重要的借鉴作用。