管壳式换热器在石油化工、电力、轻工、制药等领域广泛应用,换热器关键部件是管板。换热器的合理设计,对提高换热设备的传热效果及安全性和可靠性,延长使用寿命有重要的意义。本文提出一种直管和波纹管组合结构的换热器,利用板壳理论构造力学模型,提出针对该结构换热器的计算方法。求解柔度矩阵与载荷矩阵,由各部件平衡方程和变形协调方程,建立15个未知数的线性方程组。各部件边缘内力作为边界条件,求解贝塞尔方程,以汤姆生函数表示管板挠度基本解,求解各部件内的应力与位移,为这种结构的换热器提供了精确的计算方法。针对这一新型结构的组合管换热器,利用C++语言,在Visual Studio编译环境下,使用面向对象的编程思想,开发基于MFC(微软基础类库)的可视化辅助计算软件。通过国内过程设备强度计算软件包SW6和ANSYS工程仿真软件方法在不同工况下与本文模型和程序进行对比计算,以验证组合管换热器计算方法和开发程序的正确性与可靠性。研究不同组合载荷下,管板与换热管应力分布规律。为了满足组合管换热器各部件强度及刚度要求,达到最经济节约的目的,对其结构进行优化设计,确定换热管数的最优搭配方案。组合管换热器与带膨胀节的直管换热器和波纹管换热器相关计算参数做对比,管板厚度大大减薄,验证本文结构的合理性与优越性。结果表明：直管和波纹管组合管换热器,其承压能力大于波纹管换热器,管板厚度远小于加膨胀节的直管换热器和波纹管换热器。组合管换热器能够解决高温差变形、高压换热器加膨胀节后管板边缘和周边换热管的高应力问题,达到管板厚度减薄,进而制造成本大幅度下降,同时也克服了波纹管换热器管程压力较大时管束整体失稳的弱点。