热交换器设计计算主要包括热计算、结构计算、流动阻力计算和强度计算四个方面。
热计算是设计的基础环节，主要确定换热器的传热性能参数，包括热负荷、传热系数和换热面积等。热负荷反映了换热器需要传递的热量大小，是设计的核心指标之一。传热系数则体现了换热器的传热效率，其大小受流体物性、流速、换热面形状及污垢热阻等多种因素影响。换热面积则是根据热负荷和传热系数计算得出的，直接决定了换热器的尺寸和成本。典型计算公式为$Q=KADelta T_m$，其中$Q$为热负荷，$K$为传热系数，$A$为换热面积，$Delta T_m$为对数平均温差。通过热计算，可以初步确定换热器的类型和基本参数。
结构计算是根据热计算结果确定换热器的具体结构尺寸，包括管束排列方式、壳体直径、折流板间距等几何参数。这些参数直接影响换热器的传热效率、流动阻力和设备制造的可行性。对于管壳式换热器，需确定其直径、长度、传热管的根数、壳体直径、隔板数及位置等。合理的结构设计能够优化流体流动路径，提高传热效率，同时降低流动阻力。
流动阻力计算是评估流体在换热器内的压降特性，关系到泵或风机的选型。流体在换热器内流动时，会因摩擦、局部阻力等因素产生压降。需分别计算管程和壳程的流动阻力，确保流体压降在限定的范围内。如果超出允许的数值，必须更改换热器的某些尺寸或流体流速，以保证系统的正常运行。流动阻力计算为泵或风机的选型提供了重要依据。
强度计算是验证换热器在工况下的结构强度，包括壳体厚度、管板强度等，需满足压力容器设计规范要求。换热器在高温高压工况下运行时，其各部件，尤其是受压部件（如壳体）需承受较大的压力。强度计算能够确定这些部件的压力大小，检查其强度是否在允许的范围内，确保换热器的安全运行。对于高温高压换热器，更应重视强度计算，尽量采用标准件和标准材料，以提高设备的可靠性和使用寿命。
