按照传热传质理论，表面式换热器的热湿交换是在主体空气与紧贴换热器外表面的边界层空气之间的温差和水蒸气分压力差作用下进行的 。

根据主体空气与边界层空气的参数不同，表面式换热器可以实现3种空气处理过程等湿加热、等湿冷却和减湿冷却过程。

（1）当边界层空气温度高于主体空气温度时，将发生等湿加热过程；

（2）当边界层空气温度虽低于主体空气温度，但尚高于其露点温度时将发生等湿冷却过程或称干冷过程。由于等湿加热和冷却过程中，主体空气和边界层空气之间只有温差，并无水蒸汽分压力差，所以只有显热交换。

（3）当边界层空气温度低于主体空气的露点温度时，将发生减湿冷却过程或称湿冷过程(湿工况)。通过换热器表面不但有显热交换，也有伴随湿交换的潜热交换.

表面换热器可以垂直安装、水平安装和倾斜安装 .

（1）垂直式（肋片亦保持垂直）

（2）水平式（用汽时注意坡度）

（3）倾斜式（利于紧缩设备体积）

换热器的串并联应根据通过空气量的多少和需要的换热量大小来确定.

表面热变换器光管式

最早的表面换热器是用光管焊制的，即所谓光管换热器。光管式表面换热器构造简单，易于清扫，空气阻力小，但其传热效率低，巳经很少应用。

表面热变换器肋管式

为了增强空气侧换热，通常在空气侧加设肋片。空气加热器与表面式冷却器构造与型式相似，都是由肋片管组合而成的。为使表面式换热器性能稳定，应保证其加工质量，力求使管子与肋片间接触紧密，减小接触热阻，并保证长久使用后也不会松动。根据加设肋片的方法不同，表面式换热器主要有以下几种类型：

（1）绕片式换热器： 将金属带用绕片机紧紧地绕制在管子上制成片管，再用绕片管组成绕片式换热器。绕片有皱褶，可增加传热面积和增强空气扰动；但空气阻力增加和易积灰。

（2）串片式换热器：在肋片上事先冲好相应的孔，然后再将肋片与管束串在一起，可以加工成串片管。用这种肋片管可组成串片式换热器。

（3）轧片式换热器：用轧片机在光滑的铜管或铝管外表面，直接轧出肋片，可制成轧管。这种肋片管可以组成轧片和管子是一个整体，所以传热效果更好。

（4）镶片式换热器：将金属带绕有螺旋槽管子的槽内，再经挤压，使金属带紧密地镶嵌在槽内，可制成镶片管。用这种助片管可组成镶片换热器

⑴采用封闭水系统，可省去冷水箱和回水箱，管路简单

⑵采用肋片管结构，设备体积小，所需机房面积小，安装方便

⑶处理空气的总电量消耗低

⑷冷冻水漏损少

⑸水和空气不相互污染

表面换热器包括空气加热设备和空气冷却设备。它的原理是让热媒或冷媒或制冷工质流过金属管 道内腔，而要处理的空气流过金属管道外壁进行 热交换来达到加热或冷却空气的目的。

（1）优化结构参数，增大传热面积，减小接触热阻

（2）以二次翻边片取代一次翻边

（3）采用波纹片、条缝片、波形冲缝片和针刺型片等新型肋片

（4）采用内螺纹管 （强化管内侧换热）

（5）应用亲水性表面处理技术（镀亲水膜）

表面热变换器喷水式表面冷却器

兼有喷水室和表冷器的双重作用 ，从而弥补了普通表冷器的不足 在表冷器前设置了喷嘴，将水喷在表冷器外表面形成一层，而空气则通过与水膜进行热、湿交换来达到加湿和净化的目的。

表面热变换器螺旋折流板换热器

螺旋折流板换热器是最新发展起来的一种管壳式换热器,是由美国ABB公司提出的。在气一水换热的情况下,传递相同热量时,该换热器可减少30%～40%的传热面积,节省材料20%～30% 。

表面热变换器折流杆式换热器

20 世纪70 年代初,美国菲利浦公司为了解决天然气流动振动问题,而研究出的新型换热器。研究表明,这种换热器不但能防振,而且传热系数高 。

表面热变换器空心环管壳式换热器

其特点：(1)壳程流阻低。壳程轴向流道空隙率达80%的空心环管间支承物对纵向流体的形体阻力几乎可以忽略。(2)传热膜系数高 。

表面热变换器HiTRAN绕丝花环换热器

该型换热器 是英国CalGavinLtd.公司开发的一种新产品,采用一种称之为Hitanmatrixelements的花环状内插物,实是一种金属丝翅片管状元件。

变换器（Matrix Converter）作为一种新型的交—交变频电源，其电路拓扑形式被提出，但直到1979年意大利学者M.Venturini和A.Alesina提出了矩阵式变换器存在理论及控制策略后，其特点才为人们所关注和研究。普遍使用的是半控功率器件晶闸管。采用这种器件组成矩阵式变换器，控制难度是很高的。矩阵式变换器的硬件特点是要求

大容量、高开关频率、具有双向阻断能力和自关断能力的功率器件，同时由于控制方案的复杂性，要求具有快速处理能力的微处理器作为控制单元，而这些是早期的半导体工艺和技术水平所难以达到的。所以这一期间矩阵式变换器的研究主要针对主回路的拓扑结构及双向开关的实现，大多都处于理论研究阶段，很少有面向工业实际的研究。高工作频率、低控制功率的全控型功率器件如BJT ，IGBT等不断涌现，推动了矩阵式变换器控制策略的研究。

模数变换器

模数变换器包含第一传输电路，它接收输入电压与输出时钟信号，该时钟信号相移，取决于输入电压，第二传输电路接收参考电压与输入时钟信号，且输出参考时钟信号，该时钟信号相移，取决于参考电压，比较输出时钟信号与参考时钟信号的比较器输出一数据卡输出信号。

直流-直流变换器

直流-直流变换器有三个电感、两个电容、一个主开关和一个次开关、一个主整流器和一个次整流器以及一个具有一个初级绕组和一个次级绕组的变压器。主开关和次开关按照控制信号交替地导通，电流流过变压器的初级绕组，因此，转移能量到次级绕组，一个主整流器和一个次整流器按照从初级绕组变换来的能量而动作，以获得经过第三个电感器的固定电流，输出固定直流电压到负载。

高功率因数半桥式变换器

半桥式变换器有一个桥二极管单元来提供电流路径，通过功率因数提高单元传输能量到电压平滑电容器。电压平滑电容器储存由桥二极管单元所提供的能量。开关单元有两个开关与电压平滑电容器的两端间串联。其中功率因数提高单元供给开关的公共连接点电压，构成转换单元反馈到输入电容器的公共连接点，为了依据输入电压值改变输入电流。减少半桥式变换器在开关单元中的导通损耗提高输入端的功率因数。

1976年，矩阵式变换器的概念和电路拓扑形式由L.Gyugyi和 B.R.Pelly首先提出。1979年意大利学者M.Ventutini和A.Alesina证明这种频率变换器的存在，促进了矩阵式变换器的迅速发展。他们首先在理论上证明了N相输入、P相输出的矩阵式逆变器的实现条件，同时给出了一种电压控制策略，这种控制策略虽然解决了矩阵式变换器的谐波问题，但也有输出输入电压比小于0.5的严重 缺陷。进入20世纪80年代后期，随着电力电子技术和计算机控制技术的发展，矩阵变换器的研究工作越来越被人们所重视。为了解决M．Venturini和A．Alesina控制方案的不足，先后有许多学者对矩阵变换器进行了一系列的研究，并从不同的角度提出了不同的控制方案。国外对于矩阵变换器的研究进入大发展阶段。

1989年，日本学者J. Oyama等提出了一种最大最小输入电压调制技术，该技术认为输出电压最小的相总是与输入电压最小的相相连，其余两相则利用PWM 调制技术对输入电压进行调制，输出线电压的最大值总是等于最大输入线电压函数的最小值，即输出线电压总是在输入线电压的包络线之内。同年，还有南斯拉夫学者L．Huber和美国学者D．Borojevic提出了基于电压空间矢量调制技术的方法。该方法是根据矩阵变换器的功率开关状态，定义出输入电流和输出电压的六边形开关状态矢量，然后，按输入矢量在任意时刻由其相邻的两开关矢量合成，得到每一采样周期内的开关导通比，该技术已发展成为较成熟的技术。Huber和D. Borojivic进一步提出了一种基于空间向量调制技术的PWM技术，最大电压传输比可达到0.866，并通过实验样机带三相感应电机运行，证明采用空间向量调制法的矩阵变换器与理论分析相一致，即具有输入功率因数逼近于1，输出电压可调频调幅等特点；A. Ishiguro和T. Furuhashi提出输入双线电压瞬时值法，其调制实质即任何时刻输出电压为两个输入线电压合成，从理论分析知当输入电流不对称或含有高次谐波时，控制函数可以自动修正而不需要额外的计算量。这一点尤其适用于某些电网不够稳定的场合。1992年C. L. Neft和C. D. Schauder 提出了一种应用于30马力矩阵变换器的控制理论和实现方案，这种方案是一种去除直流中间环节的逆变器方法的改进，它将控制策略分为“整流”和“逆变”两部分，三种开关分别看作一种假想的电压源逆变器。“整流”部分对于每一开关组分别有“正”“负”两套开关函数。

返驰式变换器若运作在连续导通模式（变压器电流始终不为零）下，会有以下缺点，使得变换器的控制变的复杂：

• 变换器的转移函数在右半平面有一个零点，因此电压回授环需要较低的带宽。

• 若占空比超过50%，电流模式下的电流回授环需要额外的斜率补偿。

• 功率开关会在有正电流时打开开关，意思是功率开关打开的速度也会影响变换器的效率及功率元件产生的废热。

返驰式变换器若运作在不连续导通模式（变压器电流最后为零）下，会有以下缺点，限制变换器的效率：

• 设计时的高均方根电流以及高峰值电流；

• 电感器的高通量偏移。