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如何降低能耗，节约能源是企业未来发展的制约点与出发点。从传热学的角度讲，实现节能的途径无非是两条：强化传热与弱化传热。生产中的换热器是基本的传热设备，它不仅是工程设备正常运行的保障，同时，其动力消耗和投资在整个工程中占有重要的份额。因此，研究各种换热过程的强化问题来设计新型高效率的换热器，不仅是现代工业发展过程中必须解决的课题，同时也是开发新能源和开展节能工作的紧迫任务。
管壳式换热器广泛的应用于动力、石油、冶金、化工、制冷、制药等工业领域，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。本文对四种不同支撑结构的管壳式换热器的壳程流速分布、阻力系数和管外传热膜系数分布首次做了实验研究，为四种换热器壳程的传热机理研究与性能对比提供了实验依据。
针对半圆形空心环网板与旋流网板管壳式换热器的壳程结构进行了传热方面的研究，以空气为工质，在雷诺数1.471×10<4>≤Re≤3.496×10<4>范围内，空心环网板支撑结构的壳侧传热膜系数范围为54.909～144.760 W／m<2>·℃，旋流网板支撑结构的换热器壳侧的传热膜系数范围为57.904～151.653 W／m<2>·℃。在相同雷诺数下，本实验用的旋流网板支撑结构的换热器的传热性能优于空心环网板支撑结构的换热器；并且建立了壳侧传热膜系数的关联式。
因为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，本文针对该方面提出了壳程流场的研究方法与分析手段，对于壳程数值模拟方面进行有益的补充，并提供可参考的实验数据。
对空心环网板、旋流网板支撑结构的壳程流场进行了详细的分析研究。通过实验研究发现了此两种支撑结构的壳程流场分布较均匀。针对同一层面，旋流网板支撑结构的速度场是边缘大于中间位置，而空心环网板支撑结构的速度场是中间位置大于边缘位置；在壳程中间位置时，空心环网板对于流体速度有增大的趋势，而旋流网板却有增强边缘流速的作用，更有利于壳程纵向流体的传热强化。在实验测量范围内，旋流网板支撑结构的换热器壳程的阻力系数比空心环网板支撑结构的换热器壳程的阻力系数大60％；但在相同雷诺数下，本实验用的旋流网板支撑结构的换热器的传热性能优于空心环网板支撑结构的换热器。
单弓形折流板及螺旋折流板的壳程结构的流场较为复杂，弓形折流板管壳式换热器的壳程流场呈现两股主流的特点，在两股主流之间及两股主流的边缘流动死角出现流动空腔，这些空腔的存在不利于管束的对流传热。
螺旋折流板管壳式换热器壳程沿径向方向，即从圆心到壳程边缘，动压逐渐减小，速度逐渐减小；本实验用换热器壳程流场分布相对均匀，不存在流动死区，但壳程中心区域与边缘区域的流体流速差别较大，这种差别会导致传热管束中心区与边缘区的对流传热膜系数分布不均。