鉴于“心形”结构具有良好的混合效果以及蜂窝紧凑结构螺旋板式换热器传热效率高的优点,论文研究开发出一种心形蜂窝螺旋板式反应换热器。通过理论分析及数值模拟方法对所开发的反应换热器的换热性能、阻力性能及混合性能等方面进行了分析研究。论文首先对比分析了单个心形凸台与圆形凸台的换热及阻力性能,研究表明,与圆形凸台相比,心形凸台结构的阻力系数增大8.1%~10.33%,Nu数增大13.78%~15.87%。以等泵功为约束的评价指标?为标准,分析了心形凸台正方形和三角形两种排列方式对换热和阻力性能的影响,得到心形凸台结构正方形排列时反应换热器的综合性能较优。其次,研究了结构参数的变化对心形蜂窝螺旋板式反应换热器换热及阻力性能的影响。结果表明:(1)对流传热系数和压降均随流道高度H的增加而减小,综合考虑材料性能和加工制造工艺,H选取6~10mm为宜。(2)流道弯曲半径R越小,Nu数和阻力系数f越大,但R对传热性能影响较小。(3)Nu数和f均随心形凸台间距L/D的减小而增大,综合考虑阻力损失和传热性能,L/D大小取4~6为宜。(4)L/D一定时,Nu数和f均随着心形凸台特征直径D的减小而增大。(5)在D=10mm时,心窝到心尖的距离B的大小对换热性能影响较小;Re数在6000~12000范围内,f随着B的增大而减小;Re数在12000~18000范围内,B=10mm时,f最小,此时B无论增大或是减小,f均变大。(6)H一定时,不同Re数下,双层凸台流道相对于单层凸台流道的换热增强系数和阻力增强系数均不变。(7)综合各个结构参数对换热和阻力的影响,拟合得到包含主要结构参数在内的换热和阻力准则关系式。论文对比分析了分别带有心形和圆形凸台结构直流道的混合性能,结果表明带有心形凸台结构的流道混合效果较好。通过计算分析了R=150mm弯曲流道内的流动混合特性,发现在流道长度一定时,R=150mm的弯曲流道出口截面的混合效果较直流道提高了约2倍。最后,考虑反应热的影响,修正了热流体入口温度,结合论文所拟合的换热和阻力准则关系式,基于VB语言编制了心形蜂窝螺旋板式反应换热器设计计算程序。