管殼式熱交換器的設(shè)計程序在設(shè)計熱交換器時，如果只作簡單估算，或盲目加大傳熱面積的安全系數(shù)就會造成浪費。只有進行比較詳細的計算，才能使投入運行的熱交換器，在安全和經(jīng)濟方面得到可靠的保證。可是設(shè)計中許多因素之間互相關(guān)聯(lián)，設(shè)計過程錯綜復(fù)雜，因而設(shè)計程序應(yīng)因設(shè)計任務(wù)和原始條件的不同而異，例如在傳熱計算和阻力計算中，不可避免涉及結(jié)構(gòu)，因而常需初選傳熱系數(shù)，得到初估的傳熱面積，從而作出結(jié)構(gòu)安排，然后作進一步的傳熱計算，得到傳熱系數(shù)的計算值和所需的傳熱面積。一般由結(jié)構(gòu)確定的傳熱面積比計算出的所需傳熱面積具有10%~20%的余量時，傳熱計算和結(jié)構(gòu)計算方為成功。

若阻力計算、強度計算及振動校核等仍有問題，還得重新更改某些部分，甚至重新選型一般的設(shè)計程序如下：

（1）根據(jù)設(shè)計任務(wù)收集有關(guān)的原始資料，并選定熱交換器的型式等。

原始資料應(yīng)包括：流體的物理化學(xué)性質(zhì)（如結(jié)垢性、腐蝕性、爆炸性、化學(xué)作用等），流體的流量、壓力、溫度、熱負荷，設(shè)備安裝場所的限制，材質(zhì)的限制，壓降的限制等等。

（2）確定定性溫度，并查取物性數(shù)據(jù)：

（3）由熱平衡計算熱負荷及熱流體或冷流體的流量：

（4）選擇殼體和管子的材料：

（5）選定流動方式，確定流體的流動空間：

（6）求出平均溫差：

（7）初選傳熱系數(shù)K，并初算傳熱面積F：

（8）設(shè)計熱交換器的結(jié)構(gòu)（或選擇標準型號的熱交換器），包括：①選取管徑和管程流體流速：②確定每程管數(shù)、管長、總管數(shù)：③確定管子的排列方式、管間距、殼體內(nèi)徑和連接管直徑等：④確定殼側(cè)程數(shù)及縱向隔板數(shù)目、尺寸，或折流板的數(shù)目、間距、尺寸等殼程結(jié)構(gòu)尺寸，在這一步中最好通過草圖確定有關(guān)數(shù)據(jù)和傳熱面積F”（F”一般與F不會正好

相等）。

要注意到，在確定結(jié)構(gòu)尺寸時，許多因素相互影響，最終則在殼體的直徑和長度上得到反映，往往短的殼體其直徑較大，而長的殼體其直徑較小，一般說來以后者比較經(jīng)濟，這是因為：①小直徑的殼體有可能用標準的管子制造：②對于給定的運行條件，殼體直徑小則殼體、法蘭、端蓋等部件的厚度也可減小：③管板的加工成本相對較高，若殼體直徑小，可使管板的厚度、直徑相應(yīng)減小，于是可降低制造成本：④單位長度管子的成本低。

當然，小殼徑長殼體的選擇首先要滿足允許壓降的要求，還要照顧到在已有空間內(nèi)設(shè)備

的布置，安裝和維修的可能性

（9）管程換熱計算及阻力計算。當換熱系數(shù)遠大于初選傳熱系數(shù)且壓降小于允許壓降時，才能進行下一步計算，否則要重選K'，并調(diào)整結(jié)構(gòu)。

（10）殼程換熱計算，根據(jù)采用的結(jié)構(gòu)，假定壁溫和計算換熱系數(shù)，若不合理則應(yīng)調(diào)整殼程結(jié)構(gòu)直至滿意為止。

（11）校核傳熱系數(shù)和傳熱面積。根據(jù)管、殼程換熱系數(shù)及污垢熱阻、壁面熱阻等，算出傳熱系數(shù)K及傳熱面積F，考慮到換熱計算公式中的不定因素、運行條件與設(shè)計條件的差異、日后由于嚴重結(jié)垢或泄漏不得不堵塞一些管子以及緊急和反常情況下流體的參數(shù)可能在短時間內(nèi)發(fā)生變化等諸多原因，因而要求由結(jié)構(gòu)計算確定的傳熱面積下比計算出的所需傳熱面積F大10%一20%時，才認為滿足要求。

（12）核算壁溫。要求與假定的壁溫相符。

（13）計算殼程阻力，使之小于允許壓降，若壓降不符合要求，要調(diào)整流速或結(jié)構(gòu)尺寸。

（14）對熱交換器的零部件進行強度計算。例如殼體壁厚，管板、封頭和法蘭的厚度、尺寸，支座型式和尺寸，螺釘大小和個數(shù)等等。

（15）核算管、殼熱應(yīng)力和管子接口處的拉脫力，考慮熱補償措施并對振動進行校核計算。

（16）繪正式圖紙、編寫材料表等。