在工程热力学与传热学中，热交换的计算是理解系统能量传递过程的重要环节。无论是工业设备、建筑环境调控，还是日常生活中的加热与冷却过程，热交换的效率和方式都直接影响系统的性能和能耗。因此，掌握热交换的基本计算方法对于工程师和技术人员来说至关重要。

热交换通常发生在两个或多个流体之间，通过传导、对流或辐射的方式进行热量的传递。根据热交换器的结构和工作原理，常见的热交换形式包括顺流式、逆流式以及交叉流等。其中，逆流式热交换器因其较高的热效率而被广泛应用。

在热交换过程中，热量的传递遵循基本的热平衡定律。即，热流体释放的热量等于冷流体吸收的热量，忽略热损失的情况下，可以表示为：

$$ Q = m_h c_{p,h} (T_{h,in} - T_{h,out}) = m_c c_{p,c} (T_{c,out} - T_{c,in}) $$

其中：

- $ Q $ 表示热交换量（单位：W 或 kJ/s）；

- $ m $ 表示质量流量（单位：kg/s）；

- $ c_p $ 表示比热容（单位：J/(kg·K)）；

- $ T $ 表示温度（单位：℃ 或 K）。

此外，在实际应用中，由于热交换器内部的温度分布不均匀，不能直接使用进出口温度差来计算热传递速率，而是需要引入“平均温差”概念。常用的平均温差计算方法有对数平均温差法（LMTD）和有效温差法（ε-NTU）。其中，对数平均温差法适用于稳态条件下的换热器计算，其公式如下：

$$ \Delta T_{lm} = \frac{\Delta T_1 - \Delta T_2}{\ln(\Delta T_1 / \Delta T_2)} $$

其中：

- $ \Delta T_1 $ 为热流体入口与冷流体出口之间的温差；

- $ \Delta T_2 $ 为热流体出口与冷流体入口之间的温差。

通过将平均温差与传热系数、换热面积结合，可以进一步计算出换热器的热负荷：

$$ Q = U A \Delta T_{lm} $$

其中：

- $ U $ 为总传热系数（单位：W/(m²·K)）；

- $ A $ 为换热面积（单位：m²）。

综上所述，热交换的计算不仅涉及基本的热平衡方程，还需要考虑换热器的结构特性、流体的物性参数以及运行工况等因素。只有综合运用这些知识，才能实现高效、合理的热交换设计与优化。

图文资料中常以图表、流程图和计算示例等形式展示上述内容，帮助读者更直观地理解热交换过程及其计算方法。在实际操作中，建议结合具体工程案例进行分析和验证，以提高计算的准确性和实用性。