换热器是被广泛地应用于石油、化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工等行业的一种通用设备。而管壳式换热器是应用最为广泛的一种换热设备类型，大约占世界换热器市场总份额的37％，在石油、化工领域管壳式换热器能占到高达70％的份额。因此，对管壳式换热器的流动和换热进行研究以提高其性能对于节能具有重要的意义。本文的工作分为两大部分：对一种新型的管壳式换热器设备——螺旋折流板换热器，分别就其流动和传热情况进行了数值模拟和实验研究；对组成管壳式换热器的基本元件，提出了新型的低阻高效强化换热管——丁胞管，对其流动和传热情况也进行了数值模拟和实验研究。通过以上两方面的研究，得到一些有益的结论。本文的主要工作具体如下：在螺旋折流板换热器研究方面：（1）在介绍和了解了各种类型的螺旋折流板换热器之后，对半椭圆型螺旋折流板换热器与弓形折流板换热器分别进行了数值模拟研究。首先对比分析了它们的性能，发现：与弓形折流板换热器相比，在相同的壳侧流量下，半椭圆螺旋折流板换热器的阻力损失明显降低，其压降仅为弓形折流板换热器的34%。在相同的压降下，半椭圆型螺旋折流板换热器的换热系数得到6.1%的提高。同时，分别考察了不同螺旋板角度对其换热特性的影响，总结出40度和45度是最佳的折流板角度。（2）对原有的管壳式换热器性能测试实验台进行了完善和改进，并在该台位上测试了一台螺旋角为20度的螺旋折流板管壳式换热器和一台弓形折流板管壳式换热器的换热和阻力性能，分别拟合出了可用于换热器设计的换热和阻力系数准则关联式，并初步开发了后期处理软件。在丁胞型新型低阻高效强化换热管研究方面：（3）提出了一种低阻高效的强化换热管，对这种丁胞型换热管，进行了不同尺寸和工况下的流动与传热特性的详细数值分析和讨论。分别考察了局部阻力系数、局部努塞尔数和局部场协同角等指标参数的变化情况，并对强化管的平均流动与换热特性进行了性能评价。发现在较低雷诺数下，丁胞强化管相对于光管换热量的增加大于阻力的增加；同时具有不同丁胞大小的强化管综合换热性能存在较大的差异，存在最佳优化设计值。计算表明，相对于光管，丁胞型强化换热管以较小的流阻损失获得了较高的强化换热效果，是一种低阻高效的强化换热管。（4）通过实验研究了在旺盛湍流条件下，两种不同丁胞型强化换热管的换热和阻力性能，并与相同尺寸下的光管做了比较。实验结果再次证明了丁胞型强化换热管以较小的流阻损失获得了较高的强化换热效果，综合换热性能得到了提高。最后将实验测定结果和数值模拟计算进行了比较，互相验证了实验的准确性以及数值模拟计算在工程应用中的实用性。