管壳式换热器是广泛应用在石化、冶金等过程工业的重要设备,传统管壳式换热器的设计工作量大、效率低,设计方法比较粗糙,设计偏差较大,流体物性参数随温度的变化是设计中产生不确定性的主要因素之一。本文根据国内外相关资料,对管壳式换热器的设计计算方法做了详细研究,并整理出一套用于固定管板式换热器、浮头式换热器及U形管式换热器工艺设计计算的方法,可完成无相变传热及相变传热(冷凝传热与沸腾传热)设计。本文采用分段设计原理,根据折流板数Nb及管程数n,将换热器划分为(Nb+1)n个子单元,依次对每个子单元进行热力设计计算,进而完成整台换热器设计,该方法充分考虑了流体物性变化对设计的影响,设计更加精益。分段设计方法最关键的是要得到换热器管壳程温度分布,本文在无相变传热温度分布计算基础上,提出冷凝温度分布计算方法,该方法需借助专业物性软件,根据得到的冷凝曲线分别拟合焓-温度及气相分率-温度间的关系式,在有限差分法基础上,通过改进的算法,得到冷凝温度分布。本文采用年费用和JF因子作为评价标准,可以在所有满足工艺要求的换热器设计结果中选出最优的结构参数。本文研究的设计方法需要大量的迭代计算,本文利用VB6.0编程语言,将该设计方法开发成设计软件,可以进行选型设计和优化设计。通过选用实际的工程案例,分别对固定管板式、浮头式及U形管式换热器进行设计,设计结果与HTRI对比,误差均在20%以内,验证了该方法及软件的有效性及准确性。