随着天然气的广泛应用,燃气热水器作为家庭采暖和生活热热水常用的设备,在日常家庭生活中得到广泛的使用。冷凝式燃气热水器能够回收燃烧后天然气烟气中的水蒸气的潜热热量,更加节约能源。目前在使用的冷凝式燃气热水器中,主要面临的问题是腐蚀和加工复杂问题。所以,本文基于燃气热水器面临的问题上,设计了一款新型的燃气热水器换热器,这种换热器在高温段采用不锈钢扁平管,在低温段使用聚四氟乙烯管,能够解决燃气热水器在低温段换热面临的腐蚀问题,能够有效延长换热器的使用寿命。采用数值模拟的方法研究了高温段换热器的结构参数对高温段换热器性能影响。采用控制变量法,对高温段换热器的盘管间隙、盘管宽度、盘管高度和盘管半径进行了数值仿真分析。通过数值模拟表明,在高温段换热器盘管间隙从2mm增加到6mm时,传热因子降低了 35.1%,烟气的摩擦因子降低了 70%。盘管的高度(扁椭圆高度)从3mm增加到5mm,传热因子降低了 8.1%,摩擦因子提高了 1.225倍。随着盘管宽度从25mm增加到30mm,传热因子提升了 17.28%,摩擦因子提升了 53.04%。随着盘管半径从70mm增加到100mm,传热因子和摩擦因子提升一倍多。同时,采用控制变量法,对于低温段换热器的纵向间距和横向间距进行了数值仿真分析。通过数值模拟表明,随着低温段盘管的纵向间距从2mm增加到6mm,传热因子下降了 24%,摩擦因子下降了一倍。随着聚四氟乙烯盘管横向间距从5mm增加到10mm,传热因子提升了 9.8%,摩擦因子提升了3.9%。采用响应面设计的方法对高温段换热器的结构参数进行量化,对目标函数参数j因子、f因子和Ft因子函数化,选择合适的响应面函数模型对结构参数和目标函数建立近似关系式,采用多目标的遗传算法对高温段换热器结构进行优化,得到了在12L/min工况下的最优结构参数,其中优化后的结构参数为,盘管间隙为2mm、盘管高度为3mm、盘管半径100米,综合性能因子提升了 34.96%,对低温段换热器进行优化,优化后的纵向间距4mm,横向间距为7.5mm,优化后的结构,综合性能因子提升了 28.69%。对优化后的模型,采用数值模拟模拟和实验相结合的方法,对整体换热器进行数值模拟和实验,研究了变流量工况下,对换热器性能的影响。通过实验研究证明,所设计的换热器能够符合额定热负荷的要求,能够满足设计的要求。