管殼式熱交換器的設計程序在設計熱交換器時，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，在安全和經濟方面得到可靠的保證。可是設計中許多因素之間互相關聯，設計過程錯綜復雜，因而設計程序應因設計任務和原始條件的不同而異，例如在傳熱計算和阻力計算中，不可避免涉及結構，因而常需初選傳熱系數，得到初估的傳熱面積，從而作出結構安排，然后作進一步的傳熱計算，得到傳熱系數的計算值和所需的傳熱面積。一般由結構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，傳熱計算和結構計算方為成功。
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計程序如下：
（1）根據設計任務收集有關的原始資料，并選定熱交換器的型式等。
原始資料應包括：流體的物理化學性質（如結垢性、腐蝕性、爆炸性、化學作用等），流體的流量、壓力、溫度、熱負荷，設備安裝場所的限制，材質的限制，壓降的限制等等。
（2）確定定性溫度，并查取物性數據：
（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K，并初算傳熱面積F：
（8）設計熱交換器的結構（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、管長、總管數：③確定管子的排列方式、管間距、殼體內徑和連接管直徑等：④確定殼側程數及縱向隔板數目、尺寸，或折流板的數目、間距、尺寸等殼程結構尺寸，在這一步中最好通過草圖確定有關數據和傳熱面積F”（F”一般與F不會正好
相等）。
要注意到，在確定結構尺寸時，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設備
的布置，安裝和維修的可能性
（9）管程換熱計算及阻力計算。當換熱系數遠大于初選傳熱系數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'，并調整結構。
（10）殼程換熱計算，根據采用的結構，假定壁溫和計算換熱系數，若不合理則應調整殼程結構直至滿意為止。
（11）校核傳熱系數和傳熱面積。根據管、殼程換熱系數及污垢熱阻、壁面熱阻等，算出傳熱系數K及傳熱面積F，考慮到換熱計算公式中的不定因素、運行條件與設計條件的差異、日后由于嚴重結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可能在短時間內發生變化等諸多原因，因而要求由結構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，要調整流速或結構尺寸。
（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，螺釘大小和個數等等。
（15）核算管、殼熱應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。
