本文从流体力学与传热的数值仿真模拟、有限元结构分析和实验研究三方面对预应力换热器实验模型进行了主要结构的温度场和结构性能的分析研究，主要工作包括： 1.设计并制造了一台实验用管壳式预应力换热器； 2.在该换热器实际结构的基础上进行合理简化，采用分块划网、分段模拟的方法建立换热器壳程主要结构的三维实体网格模型；利用大型商用CFD软件--Fluent对该换热器在正常工况下进行数值模拟，研究换热器主要结构部件的温度场，并对模拟分析出来的结果进行相应的数据处理，以获得结构分析的温度载荷边界条件； 3.根据施加预变形的前后，设定换热器结构模型的载荷步，将CFD分析出来对应的温度数据作为热边界载荷，利用ANSYS有限元分析软件对预应力换热器进行热-结构耦合分析，考察预应力换热器的施工技术与方法的可行性； 4.搭建实验平台，确立实验方案，对该预应力换热器的主要结构进行温度以及应力的测试； 5.将实验结果和数值模拟分析结果进行对比，从而验证数值模拟分析方法的正确性。 最后得到的结论是：通过对管子施加预拉伸变形的预应力技术对由于温差引起的热应力可以进行有效的叠加，从而降低了温差热应力。预应力换热器技术可以在保留管壳式换热器优点的基础上提高管子与管板连接区的强度或承载能力，提高了固定管板式预应力换热器的使用寿命和运行可靠性，降低管子与管板连接区产生破坏的可能性。本文提出的预应力换热器分析技术与方法值得进一步的研究和推广使用。