卧式管壳式冷凝器作为一种常见的换热设备在工业领域中扮演着重要的角色,提高冷凝器的换热效率对于节能降耗具有重要的现实意义。本文针对某型船用卧式管壳式冷凝器壳程换热效率低下,提出在壳程进口下方添加防冲板(Impingement Plate),通过改变流场分布,达到强化换热效果。采用了模拟分析结合实验验证的方法,探讨了防冲板对于壳侧流动和换热特性的影响机理。首先,分析了冷凝器内部热阻分布,得到冷凝侧热阻占总热阻的75%,明确了强化方向,并结合冷凝器结构特点,设计了初始防冲板。基于壁面冷凝模型,考虑混合工质在壁面处共轭换热,建立了冷凝器壳程三维流动换热模型,模拟了混合工质在壳侧的流动和换热过程,分析了防冲板对冷凝换热的影响规律,结果表明壳程雷诺数越大,防冲板的冷凝换热效果越明显。在此基础上对含不同结构的防冲板冷凝器进行数值模拟计算,重点探究了防冲板长度、高度以及开孔对冷凝器壳程压降、换热性能和综合性能的影响。模拟结果显示:防冲板长度L<150mm时,流场分布逐渐均匀,整体换热性能提升显著;防冲板高度越小换热性能越好,但壳程压降增加明显,导致综合性能较差;防冲板开孔是调整局部流场分布的关键,纵向开槽的防冲板相比于径向开槽,壳程平均冷凝换热系数提高21%左右。综合各项性能,最终得到了防冲板最优结构,其综合性能相较于原冷凝器提升了21.3%。最后,搭建了冷凝器测试系统,通过实验对比研究了不同工况下冷凝器添加最优防冲板前后的换热性能,实验结果表明:在设计标况下,新型冷凝器壳侧冷凝换热系数平均提高了15.1%,总传热系数平均提高了11.2%,压降提升9.2%左右;在非标况下,防冲板依然具有更高的换热效率,壳侧冷凝换热性能平均提高了11.3%,总传热系数平均提高了8.5%,而压降只提升8.1%左右。验证了防冲板的强化效果,为冷凝器壳侧强化以及防冲板改进设计提供了参考。