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管壳式换热器广泛地应用于动力、石油、冶金、化工、制冷、食品等工业领域，研究管壳式换热器的强化传热问题对于提高能量利用效率和降低工业部门的能耗有重要的意义。由于壳程结构的复杂性和加工工艺的程度不同，数值模拟应用于实际生产用换热器的壳程方面比较困难，且数值模拟的结果也需要通过实验测量加以验证，本文针对换热器壳程局部传热性能、流速分布、阻力性能的实验研究结果对于壳程数值模拟方面可提供有益的补充。
本文以空气为介质，对半圆形单弓形折流板管壳式换热器壳程局部传热、阻力及流速分布进行了实验研究，结果表明：在雷诺数27731.76～49324.78实验范围内，半圆形单弓形折流板管壳式换热器平均努塞尔准数的变化范围为48.24～78.42；在雷诺数28731.59～50172.03实验范围内，阻力系数变化范围为0.039126～0.039081。同时发现其局部传热规律：从水平层面来看：从第一水平层面到第三水平层面，其局部传热系数最大点发生转移，同时不同水平层面的入口位置1和位置2，传热能力相差较大；从纵竖直面上的9个位置点，其努塞尔准数随雷诺准数的增加而增大。在同一雷诺准数下，其第三层面的传热能力最强，第一层面传热能力最弱；从横竖直面来看，在两弓形板之间流体在对角线方向的传热最大，然后向两旁逐渐减小，在靠近弓形板角落传热性能最差。最后归纳出半圆形单弓形折流板管壳式换热器平均努塞尔准数与雷诺数的关系式和阻力系数与雷诺数的关系式。在对半圆形单弓形折流板管壳式换热器的壳程进行流场研究时，发现弓形折流板换热器的流场分布的规律性：在两弓形板之间流体在对角线方向的流速最大，然后向两旁逐渐减小，在靠近弓形板角落速度最小。这说明流场变化规律与半圆形单弓形折流板管壳式换热器的壳侧局部传热规律是相一致的。
仍以空气为介质，对螺旋折流板管壳式换热器壳程局部传热、阻力及流速分布进行了实验研究，结果表明：在雷诺数14971.88～21008.34.实验范围时，螺旋折流板管壳式换热器壳侧平均传热膜准数变化范围为：58.22～75.62；在雷诺数16463.41～22334.43实验范围内，阻力系数变化范围为0.210～0.199。同时发现其局部传热规律：从换热器轴向线到壳程边缘即沿径向方向，局部传热膜系数逐渐增大。最后归纳出螺旋折流板管壳式换热器平均努塞尔数Nu与雷诺准数Re的关联式和阻力系数与雷诺数的关系式。在对螺旋折流板管壳式换热器壳程进行流场研究时，发现从换热器轴向线到壳程边缘即沿径向方向，动压逐渐增大，相应的速度逐渐增大。在本实验中所取六个测量位置分布较均匀，基本上能反映换热器局部流场规律，不存在流动死区，壳程中心区域与边缘区域的流体流速差别不大，即流场分布较为均匀。同时也说明流场规律与螺旋折流板管壳式换热器壳程局部传热规律是相一致的。任何一种管壳式换热器的性能优劣必须从多方面来综合评价，本文中利用一个评价换热器强化传热性能的准则同时对螺旋折流板管壳式换热器与半圆形单弓形折流板管壳式换热器进行了综合性能对比评价。评价结果表明，螺旋折流板管壳式换热器的综合传热性能优于半圆形单弓形折流板管壳式换热器，在低雷诺数下尤其适用。
论文为换热器壳程的传热机理研究与性能对比提供了实验数据，并且给工程设计提供了参考依据。