板翅式换热器(Plate-fin heat exchanger,PFHE)具有换热效率高、结构紧凑等优点,被认为是在高温气冷堆(High temperature gas-cooled reactor,HTGR)等领域应用前景广阔的换热设备。但是由于板翅结构的复杂性,高温高压和循环载荷下板翅式换热器全尺寸高温强度设计问题没有解决。本文基于等效均匀化,建立了板翅式换热器的高温强度设计方法,推导了板翅结构的等效均匀化参数解析模型并验证了其合理性,讨论了板翅结构尺寸参数对等效均匀化参数的影响规律,并分析了板翅式换热器等效均匀化强度设计案例,本文的主要研究内容和结论如下:(1)结合ASME第Ⅲ卷1册NH分卷,基于等效均匀化建立了板翅式换热器的高温强度设计方法。进行了板翅结构的常温、高温短时拉伸实验、蠕变和疲劳实验,可以得出板翅结构的断裂有钎缝断裂和钎角断裂两种形式。定义了应力应变放大系数,考虑板翅结构制造质量,计算了应力应变放大系数。(2)利用等效思想,推导了板翅结构等效均匀化力学参数解析模型,并进行了有限元和实验验证,解析结果与有限元结果吻合的很好。对于等效弹性模量E_y的计算表明,只有平行于Y方向的翅片会影响Y方向的拉伸变形。等效弹性模量E_z的解析结果与有限元结果相吻合,但比实验结果略高。拉伸变形是翅片的主要变形模式,由于忽略翅片弯曲变形而导致的误差可以满足工程应用的需要。讨论了板翅结构尺寸参数对等效均匀化力学参数的影响规律,等效均匀化力学参数受尺寸参数的影响很大。(3)推导了板翅结构等效均匀化热物性参数解析模型,讨论了板翅结构尺寸参数对等效均匀化热物性参数的影响规律,结果表明板翅结构的等效均匀化热物性参数受尺寸参数的影响很大。(4)利用板翅结构等效均匀化参数解析模型建立了板翅式换热器的均匀化模型和实体结构模型,对均匀化方法进行验证,结果表明均匀化方法可以较好的预测板翅结构的宏观性质并可极大地减少计算时间。进行了板翅式换热器等效均匀化强度设计案例分析,得出板翅式换热器全尺寸设计的结果满足一次应力和蠕变疲劳寿命的设计要求。