水冷却器是用冷却水与工艺介质进行热交换的换热设备，又称换热器或热交换器。水冷却器的设计和运行都应保证冷却水带走一定的热量，以满足工艺的需要，即

Q＝KFΔt_m

式中 Q———水冷却器的传热速率，J/s（W）；

F———水冷却器的传热面积，m²；

Δt_m———工艺介质与冷却水的平均温差，℃；

K———水冷却器的总传热系数，W/（m²·K）。

水冷却器的热流密度又称传热强度或热强度，是水冷却器单位面积的传热速率，代表水冷却器的传热效率。热流密度＝Q/F＝KΔt_m。

在设计水冷却器时，要求达到规定的Q和Δt_m，K值如能增大则水冷却器的传热面积F可减少，热流密度增大，可以节省水冷却器的材料。对已设计好的水冷却器F为定值，同时要求Δt_m一定，则K值增加时热流密度及传热速率均能提高。

从提高传热效率的角度，热流密度当然是越高越好。但总传热系数K与传热介质有关，如气体与水传热的K值一般为12～60W/（m²·K），煤油与水约350W/（m²·K）左右，水与水一般为800～1800W/（m²·K），冷凝蒸汽与水一般为290～4700W/（m²·K）。K值如提不高，热流密度就不可能太高。故一般蒸汽冷凝器的热流密度很高，而润滑油冷却器的热流密度很低。

热流密度高时，水侧结水垢的可能性增大，这是因为热流密度高时，水侧壁温也高，二者成正比关系。管壁的温度越高，结水垢的倾向越大。在同一冷却系统的水冷却器中，结垢倾向往往不同，如蒸汽冷凝器的水侧管壁容易结垢，而润滑油冷却器一般不结垢，有时偏于腐蚀。同一台水冷却器的工艺介质热端的水侧容易结垢，而冷端不易结垢。系统的管道和水冷却器的封头没有传热，所以几乎不结水垢。考虑到热流密度过大会带来易结水垢的不利因素，国外有些研究认为热流密度最好不超过5.82×10⁴ W/m²［5×10⁴kcal/（m²·H）］，有的认为1.40×10⁴～2.56×10⁴ W/m²较合适。