示例：2×3＋1×5／1×11 即是一个多流程组合 表示：甲：三个流道有二程，五个流道有一程／乙： 十一个流道有一程
图2-4(a) 单程流动
流动的形式可以根 据不同的工艺要求进 行组合。单程、双程、 多程均可，使之达到 最佳换热效果。
冷热流体在通道 中交错流动，流动 形式近似于全逆流。
图2-4(b) 多程流动
人字形板片：网状三维流动 水平平直波纹板片：二维流动 • 同种板型，波纹结构参数不同会使流动情况不同。 • 流体进出板片角孔的位置及板片尺寸的长宽比、流程组 合都会影响板间流体的流动。
2 传热过程
板式换热器中冷热流体之间的换热一般通过以下过程来完成。 （1）流体对流换热
热量的传递一方面靠流体质点的不断运动的混合，即 对流作用；另一方面依靠由于流体和壁以及流体各处存 在温差而造成的导热左右，这种对流和导热同时存在的 过程称为对流换热。
影响对流换热的因素有很多，如流体的物性，换热器 表面形状、大小，流体的流动方式等。
对流换热量的计算公式
( ) ( ) Q = α tw − t f A 或 q = α tw − t f
（2）相变换热
A）凝结换热 蒸汽和低于相应压力下饱和温度的壁面相接触，蒸
汽就会释放出气化潜热而在壁面上凝结成液体，这种 现象称为凝结换热。
如图1所示。
图2-2 板式换热器结构图
板片为传热元件，垫片为密封元件，垫片粘贴在板片 的垫片槽内。
粘贴好垫片的板片，按一定的顺序置于固定压紧板和 活动压紧板之间，用压紧螺柱将固定压紧板、板片、 活动压紧板夹紧。
压紧板、导杆、压紧装置、前支柱统称为板式换热器 的框架。
按一定规律排列的所有板片，称为板束。
板式换热器是一种新型、高效、紧凑的热交换器。 具有传热系数高。对数平均温差大、占地面积小、 质量轻、价格低、清洗方便、很容易改变换热面积或 流程组合等优点。 板式换热器的发展比较快，其性能也越来越高，目 前板式换热器的最高压力达28MPa，最高操作温度达 360℃。在压力和温度不太高的换热场合，板式换热 器已逐步代替管壳式换热器。 广泛应用于食品、化工、机械、能源等行业。
B）沸腾换热
液体在受热情况下产生的沸腾或蒸发吸热过程，称为沸 腾传热。
在板式换热器中内所发生的沸腾过程与流体在垂直管内 流动时的沸腾状况基本相同。
( ) 饱和沸腾换热量的计算公式： q = α b tw − t f
C）板片及垢层的导热
由于板片及垢层的厚度与板面尺寸相比很小，导热过 程可认为是沿厚度方向的一维导热。
在压紧后，相邻的触点相互接触，使板片间保持一定 的间隙，形成流体的通道。
换热介质从固定压紧板、活动压紧板上的接管中出 入，并相间地进入板片之间地流体通道，进行换热。
图2-3 板式换热器实物图
板式换热器有不同的框架形式
A 框架夹板加紧式 最普通，拆卸和清洗都很方便。 B 简单夹紧式 结构轻便，清洗、检查不方便。 C 顶压夹紧式 拆卸方便，工作压力不高。
板片材料的选择，除了考虑成形时所必须的材料 韧性外，更重要的是考虑材料抗介质腐蚀的能力。
材料名称 耐酸耐热 不锈钢
换热板片主要材料
工业纯钛
纯镍
哈氏合金
高镍铬合 金
材料牌号 SUS304 SUS316L
TA-1A
Nb
HastellogB HastellogC
用途
中性介质 及弱酸弱 碱溶液
适应腐蚀 较强的场
图2-7 板片及密封垫片的放大图
（2）各种特殊形式的板片
便于装卸垫片的板片 用楔入法把垫片装在板片上 用于冷凝器的板片 板片通气体的角孔特别大，波纹节
距也较大
用于蒸发器的板片 与普通板片的构造完全不同，每四
片为一组，靠不同形状的垫片引 导介质的流向
板管式板片 流道呈蜂窝状，一个通道较大另一个较小 双层板片 由两层板压合在一起，用于两种换热介质绝
用，冷却碱液、醋液和醋酸酐等。
造纸工业 冷却黑水、苛性碱水溶液、纸浆排液，漂
白液加热和冷却，各种废液余热回收等。
人造纤维工业 冷却加热粘胶液氨水及各种溶剂，加
热内酰胺水溶液、氨水等，各种余热回收等。
医药工业 冷却酵母、丁醇、丁二醇、醋酸丁酯，抗
生素生产中加热、灭菌、冷却，各种余热回收等。
油脂工业 冷却甘油、乳化油、植物油，加热、冷却
合
适应于强 酸强碱和 有氯离子 腐蚀场合
强酸 强碱
RS-2 硫酸
（4）密封垫片
密封垫片是板式换热器的一个关键零件。
垫片能承受的温度即板式换热器的工作温度；工作压 力也受垫片的制约。
材料
密
封 垫
三元乙丙胶
片 主
丁晴胶
要 材
食品胶
料 氟橡胶
使用温度℃ -50～150 -20～110 同其它胶种 0～180
适用介质
水、水蒸汽、弱酸、碱、醇类
水、水蒸汽、植物油、润滑油、 矿物油 水、水蒸汽、奶、饮料、啤酒、 食用油
无机酸、矿物油、水、水蒸汽
氯丁胶
-40～100
氨、弱酸、弱碱
4 板式换热器系列型号表示方法
§ 2-3 流动与传热机理
1 流动状况及流态
• 板式换热器中的流道形状是复杂的，沿流体流动方向的 断面形状不断地呈周期性变化。 • 在很低的雷诺数下形成湍流。 • 不同板型将使板片间通道中流体的流动产生显著的差别。
µf µw
z
式中系数和各指数的范围为：
C = 0.15 ~ 0.4 m = 0.3 ~ 0.45
n = 0 .6 5 ~ 0 .8 5； z = 0.05 ~ 0.2
一般地说,板式换热 器的传热系数K值在 3000～6000W/m2 ℃范 围内。这就表明，板式 换热器只需要管壳式换 热器面积的1/2～1/4 即可达到同样的换热效 果。
图2-1 流道图
3 工业应用
化学工业 制造氧化钛中冷却和蒸发，酒精发
酵，冷却甲醛、磷酸，合成氨，电解制碱等。
建筑工业 集中供热的热交换，空调系统的冷却
2 优缺点
（1）优点 传热系数高 对数平均温差大 占地面积小 重量轻 价格低
（2） 缺点
工作压力不高 工作温度不高 不宜于进行易堵塞通 道的介质的换热
末端温差小
污垢系数低
多种介质换热
清洗方便
容易改变换热面积或流程组合
主要特点：
板片波纹的设计以高度的薄膜导热系数为目标，板 片波纹所形成的特殊流道(见图)使流体在极低的流速 下即可发生强烈的扰动流(湍流),扰动流又有自净效应 以防止污垢生成，因而传热效率很高。
（2）组合形式分类 （a）串联流程 （b）并联流程 （c）混联流程 （3）流体在板片间的流动分类（如图2所示） （a）单边流 （b）对角流
并 联 流 程
图2-5(a) 并联流程
混 联 流 程
图2-5(b)混联流程
图2-6(a) 单边流
图2-6(b) 对角流
（4）流程组合的选择
板式换热器有各种各样的流程组合，根据实际操作的 需要设计和选用，而流程的选用和设计是根据板式换 热器的传热方程和流体阻力进行计算的。
导热量的计tw1 − tw 2
δp
，
q
=
λs1
ts1 − tw1
δ1
及
q
=
λs 2
tw2 −
δ2
ts1
§ 2-4 板式换热器的传热计算与压降计算
1 传热计算
传热计算的目的在于使所设计的换热器在服从 传热方程式的基础上满足热负荷所应具有的换热 面积。
传热计算包括传热系数、总传热系数、平均温 差及换热面积等的计算。
对不能混合的场合
石磨材料板片 可用于强腐蚀介质的换热 宽窄通道的板片 “孪生”板片，相邻板间通道一宽一窄
图2-8(a)半焊接式板片
图2-8(b)双层板片
图2-8(c)石磨材料板片
图2-8(d)大间隙板片
衡量波纹板片性能优劣的主要参数：传热效率、流 体阻力和承压能力。
人字形波纹板片的性能优于水平平直波纹板片。
∆ tlm
=
∆ tmax − ∆ tmin ln ∆ tmax
∆ tmin
∆tm = ψ∆tlm
修正系数ψ 随冷热流体的相对流动方向的不同组
合而取不同的值。
当流体的温度沿传热面变化不大时，∆tm
=
1 2
( ∆tmax
+
∆tmin
)
（3）传热系数的计算
根据
αf
=
Nuλ
de
，Re = vde
υ
，de
=
4 As S
m1' , m1'',Lm1i , m2' , m2'' ,Lm2i ：从固定压紧板开始顺序为 ', '',L i
热侧及冷侧流道数相同的流程数；
n1'
,
n1''
,
L
n1i
,
n2'
,
n
'' 2
,
L
n
i 2
：相应于 m1' , m1'',Lm1i , m2' , m2'' ,Lm2i 一个流程内的流道数。
流程数为1的流程组合称之为单流程；程数为2以上 的流程组合，称之为多流程。
最简单的流程组合是“Z”形和“U”形。 在多数场合，采用混合的流程组合型式。
（1）流程组合的表达方式
m1' n1' + m1''n1'' + Lm1in1i + L m2' n2' + m2'' n2'' + Lm2i n2i + L