采用单弓形折流板的管壳式换热器,壳程流体由于受到折流板的阻挡,在折流板迎风侧迅速改变流向,垂直冲击换热管,加速通过折流板缺口绕过折流板,呈Z字型在壳程流动,有利于强化换热。但是,由于折流板的阻挡,使壳程压降增大,而且在折流板背风侧形成低速滞流区,导致局部热量不能被及时转移,影响换热器换热效果。论文确立了由传热因子j和摩擦因子f组成的j-f因子作为换热器综合换热性能的评价指标,j-f因子能够减小压降变化速度的影响,突出换热系数的重要地位,能够合理评价换热器综合换热性能。论文采用数值模拟的方法,对缺口高度为0.2D的折流板进行开孔优化研究。首先对折流板开孔布局进行了研究,发现在开孔尺寸不变时,不同的开孔布局对壳程流场影响程度不同,但j-f因子都大于1,折流板背风侧低速滞流区得到改善,壳程压降减小温度梯度、速度梯度减小,综合换热性能增强。并根据j-f因子大小,确立了最优开孔布局方案。然后根据折流板结构,采用已确立的优化开孔方案,对18套开孔尺寸进行的数值模拟研究。发现随着开孔面积的增大,j-f因子先增大然后减小,j-f因子增大3.58%-17.66%,始终大于1。这样就确立了最优开孔布局下的最优开孔尺寸,此时换热器的综合换热性能最好。最后研究了壳程入口流速对优化结果的影响。在允许的流速范围内,壳程入口流速从0.3m/s逐步增加到1.3m/s,计算结果表明随着流速的增大,壳程压降和壳程换热系数均增大,且最优开孔尺寸对应的j-f因子始终保持最大,说明壳程入口流速对优化结果没有影响。