换热器的计算涉及多个方面，包括热量计算、传热面积计算以及设计型计算和操作型计算。以下是详细的计算方法和公式：
热量计算
一般式
$$Q = Wh（Hh,1-Hh,2） = Wc（Hc,2-Hc,1）$$
$Q$ 为换热器的热负荷，单位：kJ/h或kW；
$W$ 为流体的质量流量，单位：kg/h；
$H$ 为单位质量流体的焓，单位：kJ/kg；
下标 $c$ 和 $h$ 分别表示冷流体和热流体；
下标 $1$ 和 $2$ 分别表示换热器的进口和出口。
无相变化
$$Q = Whcp,h（T1-T2） = Wccp,c（t2-t1）$$
$cp$ 为流体平均定压比热容，单位：kJ/（kg·℃）；
$T$ 为热流体的温度，单位：℃；
$t$ 为冷流体的温度，单位：℃。
传热面积计算
总传热系数 $K$
管壳式换热器中的 $K$ 值如下表：
逆流：$tm = \frac{t2-t1}{\ln（\frac{t2}{t1}）}$
并流：$tm = \frac{t2-t1}{\ln（\frac{t2}{t1}）}$
面积计算
$$S = \frac{Q}{K \cdot tm}$$
管壳式换热器面积计算
$$S = 3.14ndL$$
$S$ 为传热面积，单位：m²；
$n$ 为管束的管数；
$d$ 为管径，单位：m；
$L$ 为管长，单位：m。
设计型计算与操作型计算
设计型计算
根据生产要求的传热速率和工艺条件，确定所需换热器的传热面积及其他有关尺寸。
可以采用对数平均温差法（LMTD）或传热效率-传热单元数法（e-NTU）。
操作型计算
根据给定换热器的结构参数及冷、热流体进入换热器的初始条件，通过计算判断换热器是否能满足生产要求。
换热器选型计算
求热负荷 $Q$
$$Q = mCp\Delta T$$
$m$ 为流体的质量，单位：kg；
$Cp$ 为流体的比热容，单位：kJ/（kg·℃）；
$\Delta T$ 为流体的温度差，单位：℃。
求冷热流体进出口温度
根据已知条件进行计算。
冷热流体流量
根据已知条件进行计算。
求平均温度差 $\Delta tm$
$$\Delta tm = \frac{T1-t2}{2}$$
逆流时：$T1 = T1-t2$，$T2 = T2-t1$
并流时：$T1 = T1-t1$，$T2 = T2-t2$。
选择板型
根据已知条件进行选择。
计算传热系数 $K$ 和污垢系数
通过流体的物性、流量、管道壁厚度、换热器结构等因素进行计算。
计算传热面积 $F$
$$F = \frac{Q}{K \cdot tm}$$
示例计算
以空气预热为例：
主要热参数
入换热器空气的温度 $t'\text{空} = 20^\circ C$
出换热器空气的温度 $t''\text{空} = 300^\circ C$
空气量 $V'\text{空} = 4100 \, \text{m}^3/\text{h}$
漏损率 3%
计算真实空气量
$$V_{\text{真实}} = 1.03 \times V'\text{空} = 1.03 \times 4100 = 4223 \, \text{m}^3/\text{h}$$