螺旋板换热器有着紧凑的结构和高效的传热速率,占地面积小、操作灵活、自我清洁能力强、价格低、安装方便,应用十分广泛。目前螺旋板式换热器越来越大型化和高参数化,如何对其进行精确合理设计越来越受到关注。本论文将基于有限元法,对螺旋板式热交换器板片强度与刚度问题开展研究,重点为数值模拟方法。主要内容和结论如下:(1)针对难以对螺旋板进行整体模拟的问题,提出并验证了将多层腔室螺旋板片简化为单层腔室进行强度与稳定性数值模拟可行性,并进一步提出了 6×6子结构模型,显著降低了螺旋板片有限元分析难度。(2)基于螺旋板6×6子结构模型,采用应力分类法和极限分析法进行分析,考察了材料参数与几何参数对螺旋板承压能力的影响,为螺旋板合理设计提供参考。研究表明:材料屈服强度、板片壁厚、定距柱间距对螺旋板承载能力有显著影响。(3)基于屈曲分析,研究了螺旋板板片承受外载荷的能力,考察了材料参数、几何参数的影响,并比较了单腔室模型和子结构模型计算结果。研究表明:对于螺旋板的局部失稳,子结构可有效计算螺旋板的外压临界压力;螺旋板壁厚、定距柱间距、材料弹性模量对螺旋板屈曲影响很大,增加壁厚、加密定距柱可有效提高螺旋板承受外载的能力,高温工况下弹性模量减小,螺旋板刚度降低。(4)采用常规设计与分析设计分别计算了螺旋板板片的许用压力并进行了对比分析,发现常规设计结果普遍具有保守性,虽然在螺旋板半径与壁厚的影响趋势上高度一致,但在定距柱间距的影响方面,两者差别较大,随着定距柱间距的减小,分析设计得到的许用压力值显著增加,而常规设计得到的许用压力增幅较小,表明在这方面常规设计过于保守。