大型矩形换热器以其节省空间以及满足某些特定工艺的特点在工业生产中得到了应用和推广。目前对大型矩形换热器的设计还没有明确的标准,本文采用ANSYS软件对其进行有限元分析,为大型矩形换热器的设计提供理论基础。本文利用Solidworks软件对大型矩形换热器建立三维有限元分析模型,利用ANSYS软件中Solid90、Solid186、Targe170和Conta174等单元对模型进行热-结构分析,得出整个换热器的温度以及热应力的变化规律,并对照JB4732-95标准分析和评定整个换热器在温度载荷作用下的应力强度。分析评定结果表明：矩形换热器容易出现应力集中,主要部位在各个平板相互连接的部位；温度变化较大的部位容易产生应力突变,产生较大的温度应力。对于大型的薄壁矩形容器在侧板处容易出现较大的挠性变形。通过在模型中设置路径来显示出模型中各部件的受力情况以及变化规律,为矩形换热器的设计提供可行性方案。针对评定结果中出现的应力超标、变形过大的情况,提出改变筋板类型、筋板尺寸、筋板排列方式、膨胀节结构类型、膨胀节膨胀量(厚度及直径大小)、侧板开孔形状、侧板加实心拉杆等加强措施来优化矩形换热器的结构。通过模拟分析得出在几种组合措施下的优化结构模型,对优化模型因正常工作、开车、停车可能出现的7种工况进行模拟分析,并对每种工况进行应力评判。由比对结果可以看出危险工况有两种工况,一种是在温度载荷的作用下,另一种是在温度载荷和壳程压力载荷的共同作用下。在危险工况下,热应力对设备的危害较大,但在应力评定范围之内。在后一种危险工况下对优化结构的各部件进行强度校核,得出优化结构的合理性。利用静态电阻应变仪对新型矩形换热器进行应力测试,通过广义虎克定律求得测量点的应力大小,比对ANSYS软件分析模拟结果,发现两者相差不大,验证了对矩形换热器模拟分析的正确性。