随着我国经济的快速发展，能源需求量迅速增长，提高能源利用效率成为我国能源工作的重点。其中工业余热回收利用是提高能源利用效率和节能的重要一部分。工业用燃气锅炉产生的烟气以低温余热（150~250℃以上）的形式排放到大气中，既浪费能源又污染环境。回收和利用这部分热能用于加热生活用水或锅炉补给水等对节能减排具有重大的意义。换热器是工业余热回收的关键设备，翅片管式换热器由于具有良好的传热性能、耐温性能、耐热冲击性能及耐腐蚀能力，易于清理尘垢，压降较低等特点被广泛应用。本文通过对现有的天然气锅炉余热回收用翅片管换热器进行实验测试，建立三维的翅片管流场模型，将测试数据作为边界条件，采用FLUENT软件进行模拟得到翅片管外烟气流动的速度场、温度场及压力场等数据。分析了烟气进口速度、翅片高度及翅片间距对传热的影响规律：随着烟气进口流速的增加，Re增大，平均换热系数逐渐增大，使换热得到加强，但烟气流速的增大使得流动阻力增大，压降损失也呈现增长趋势，工作过程需要消耗更多的风能；翅片高度增加可以增大单位长度翅片管的换热面积，却使翅片效率下降，对传热的影响较小；翅片间距对传热的影响要比翅片高度大，随着翅片间距的增大，翅片管的换热性能逐渐减弱，阻力系数也逐渐减小。将换热器流场的模拟值与实测值比较，结果表明出口温度的相对误差为7.3%，总压降的相对误差为2.1%，模拟方法能够较好地描述换热器的工作状况。改变烟气进口速度及换热器的结构参数，制定优化方案，并对各优化方案进行模拟对比，得出各个优化方案对换热的影响。然后用综合性能评价因子计算出强化换热最为合理的方案。结果显示，当烟气进口速度为6.8m/s，翅片高度为14mm，翅片间距为2mm时传热效果最好。用场协同原理对速度矢量与温度梯度的夹角进行了分析，得出了同样的结果。