随着能源问题的日益突显，节能降耗成为工业生产的重要目标，换热器作为热力过程的典型设备，面临着严峻的挑战。开发新型、高效的紧凑式换热器成为迫切需求。基于异型板的紧凑式换热器，通过板片的异型表面来扩展传热面积，因其结构紧凑、传热强度高、适应性强、经济性好等突出优点，可应用于空气分离、石油化工、燃料电池、热量回收等工程领域，成为目前最有发展前途的新型换热设备之一。 但是，由于异型板紧凑式换热器结构的复杂性，对其结构强度还没有简单、合适的求解方法；对其流场特性很难用解析的方法来描述，难以运用试验方法归纳出适合所有工况的传热性能和阻力性能关联式；对于集技术和经济为一体的综合性能，还没有一个定量的分析设计方法。 针对以上问题，本文通过理论推导、数值模拟和模型试验研究了基于异型板的紧凑式换热器的力学、传热和经济性能，其主要的研究工作及得出的结论如下： (1)在对异型板结构特点和具体受力情况分析的基础上，引入小挠度薄板理论，建立了单层结构的力学简化分析模型，通过与有限元数值模拟结果的对比，表明该简化分析方法计算精度高、计算速度快，可准确分析异型板结构设备的强度。并通过参数变换，将该方法拓展到多层异型板结构。 (2)在弹性分析的基础上，通过对应原理建立了异型板结构在拉氏象空间的控制方程，运用三参数固体模型和数值逆变换，计算了异型板结构的粘弹性力学行为。并通过有限元数值模拟方法对其可行性和准确性进行了验证，并探讨了材料参数和结构参数对结构粘弹性力学性能的影响关系。 (3)应用CFD软件计算研究了板．翅结构和正交波纹板结构内介质流动速度、结构参数(翅高、翅厚、翅矩以及波高、波节距等)对传热性能和阻力性能的影响关系，得到了相应结构流场的温度分布状况，j-Re和f-Re关联式。结果表明，CFD技术有助于全面显示异型板紧凑式换热器结构内的流体流动状况，是优化换热器结构、提高换热器效率的有效手段和工具。 (4)基于单吹瞬变传热试验技术，采用Ni-Cr热电偶、1151DP型差压变送器、涡轮流量计分别测量异型板紧凑式换热器芯体进出口的温度、压差和风速，并连接计算机进行数据采集，归纳异型板紧凑式换热器传热性能和阻力性能。试验结果表明：用FLUENT对流场的数值模拟结果与试验结果基本一致。 (5)探讨了基于板．翅结构和正交波纹板结构两种异型板紧凑式换热器的工程设计及应用问题，根据异型板紧凑式换热器的结构特点和流场特性，在强度分析、热力计算的基础上，提出了集热力设计、阻力设计、强度设计于一体的工程设计方法，为异型板紧凑式换热器的工程推广应用提供基础。 (6)从工程投资角度，综合换热器的购置费用、安装费用、建筑工程费用、动力消耗费用、设备维修及折旧费用等，运用总投资费用法、年运行成本费用法、年计算费用法和折算费用法等四种技术经济分析方法，对不同材质、结构的异型板换热器方案进行了计算分析，从经济角度比较了换热器的性能，为异型板紧凑式换热器的优化设计提供新思路、新方向。