本文采用数值模拟与实验分析相结合的方法,进行了不同结构螺旋折流板壳程强化与波纹管管程强化结构的传热、流动性能及结构优化研究。研究结果表明：单螺旋折流板壳程结构对流换热系数与搭接量变化呈现出先增大后降低的趋势,在模拟的搭接结构中,搭接量e=0.2时换热效果最好,较连续搭接时的传热性能提高了4.2%-6.5%；加宽折流板能减少三角区漏流,有一定的强化传热作用,但阻力增幅较大；螺旋角越小,单螺旋折流板结构传热效果越好,但壳程阻力也随之增大。40°螺旋角、180°相位差、0.5轴间差的双螺旋折流板结构表现出最优的综合性能；中心假管尺寸越大,综合性能越低；旁路挡板和环形挡圈能有效增强近壁流体的湍动程度,具有较好的强化传热效果；双螺旋搭接结构不仅能提高壳程对流换热系数,并且壳程流场分布更加均匀。基于场协同理论分析了波纹管内强化传热机理,得到波纹强化管内传热与流阻关联式。根据本文研究成果对某炼化企业焦化分馏塔原料油-循环油换热器进行管壳程组合强化的高效化改造,效果明显。