提高换热器的换热效率和减小压降是换热器研究的主要目的，而换热器内部流体的流动状态是影响换热器综合性能的重要因素，因此，只有了解流体流动的规律才能找到提高换热效率和减小压降的方法。本文以螺旋流动为研究对象，分析了传热系数和压降的影响因素，并运用到新型换热管和换热器的开发研究，通过实验测试了新型换热器的性能，结果表明，新型换热器的综合性能明显优于折流杆换热器。本文的主要研究内容及取得的主要成果如下：(1)以管内螺旋流动为研究对象，以换热管内置扭带为模型，分别用解析和数值模拟的方法分析了管内螺旋流动，讨论了扭比和雷诺数对流体流动和传热的影响，得出螺旋流动强化传热的机理主要是：扭带使管内流体作螺旋流动，提高了流速，随之次流也增强，减薄了流动边界层和传热边界层，从而强化了管内的对流换热。螺旋流道的截面积沿轴向没有变化，流体没有产生涡和回流，流体流动连续通畅、稳定。提高雷诺数、减小扭比都可提高流体的流速，使传热系数增大，从而强化了管内的对流传热。(2)以管外螺旋流动为研究对象，以螺旋扭片套管换热器为模型，用同样的方法分析了管外螺旋流动，讨论了螺旋角和雷诺数对管外螺旋流动和传热的影响，得出管外螺旋流动与管内螺旋流动有着相同的强化传热机理，同样可以提高传热系数。管外螺旋流道的横截面积沿轴向不会变化，不会出现涡和回流，流体流动连续通畅、稳定。管外螺旋流动和管内螺旋流动不同的是扭片和扭带的作用范围，扭片的作用范围较小，对流体的影响比扭带小，做结构设计时应尽可能扩大扭片的作用范围。(3)在对螺旋流动研究的基础上，汲取螺旋折流板换热器的优点，开发出了一种新型换热管——螺旋肋片换热管和由这种换热管组装成的新型换热器——螺旋肋片自支撑管壳式换热器。对新型换热管的结构做了设计，设计了新型换热管的加工工艺。对新型换热器进行了结构设计，说明了这种换热器的组装方法。新型换热器中的螺旋肋片既增加了传热面积、诱导流体做螺旋流动，又起到支撑管束保持管间距的作用，完全取代了折流板。螺旋肋片换热器具有较高的传热系数和较低的压降，综合性能明显提高，并且结构简单、制造方便，另外，换热管上的支撑点多，约束增加，具有较好的防振和抗振性能。(4)建立了同向肋片管束和反向肋片管束的三维模型，进行了数值模拟。模拟结果表明，传热得以强化，而压降提高不大；反向肋片管束能使各单个旋流相互促进，旋流得到加强，总体性能优于同向肋片管束。通过对螺旋角的优化，确定了螺旋角的最佳取值范围为20°＜α＜25°。(5)用实验的方法测定了螺旋肋片换热器的换热和流体流动性能，并与数值模拟结果做了对比，证明了数值模拟的可行性。在相同的实验条件下做了折流杆换热器的性能实验，并与螺旋肋片换热器进行了对比。结果表明，螺旋肋片换热器总传热系数高于折流杆换热器，而流阻低于折流杆换热器，综合性能明显提高。得出了螺旋肋片换热器传热准数关联式，为工程应用奠定了基础。