板式換熱器的流道是指冷熱流體在板片間流動(dòng)的通道，其設(shè)計(jì)包括流道形狀、尺寸、排列方式等，也直接影響流體流動(dòng)狀態(tài)、傳熱系數(shù)和壓降，進(jìn)而決定換熱效果，艾克森對(duì)具體影響分別進(jìn)行了分析：

1. 流道形狀：決定流體擾動(dòng)強(qiáng)度

流道形狀由板片波紋結(jié)構(gòu)決定，常見類型有

（1）人字形波紋：板片表面呈對(duì)稱的“V”形波紋，相鄰板片的波紋交叉形成交錯(cuò)流道。流體流經(jīng)時(shí)會(huì)不斷改變方向，形成強(qiáng)烈湍流，能大幅提高傳熱系數(shù)，但流動(dòng)阻力較大，適合對(duì)傳熱效率要求高、允許較高壓降的場(chǎng)景。

（2）平直形波紋：波紋平緩，流道相對(duì)順暢，流體擾動(dòng)較弱，傳熱系數(shù)較低，但壓降小，適合大流量、低阻力需求的場(chǎng)合。

球形或點(diǎn)狀波紋：通過(guò)凸點(diǎn)形成局部湍流，兼顧傳熱效率和壓降，常用于易結(jié)垢的流體，如河水換熱，凸點(diǎn)可減少沉積物附著。

2. 流道尺寸：影響流速與傳熱面積

流道尺寸包括寬度板片有效寬度和高度

（1）流道高度：高度越小，單位體積內(nèi)的板片數(shù)量越多，總傳熱面積越大；同時(shí)，狹窄空間會(huì)增加流體流速，湍流程度提高，那么傳熱系數(shù)上升。但高度過(guò)小就易堵塞，尤其含顆粒流體的時(shí)候阻力劇增，就需根據(jù)介質(zhì)特性平衡。

（2）流道寬度：寬度越大，單塊板片的傳熱面積越大，但流體在寬流道內(nèi)易分布不均，邊緣流速低、中心流速高，就會(huì)導(dǎo)致局部傳熱效率下降。因此，寬流道通常搭配導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，如入口分流區(qū)，確保流體均勻分配。

3. 流道排列：控制流體停留時(shí)間與溫差

流道排列分為“并聯(lián)”和“串聯(lián)”

（1）并聯(lián)流道：多組流道同時(shí)通入流體，總流通面積大，流速低，壓降小，但流體停留時(shí)間短，就可能導(dǎo)致冷熱流體溫差未充分利用。

（2）串聯(lián)流道：流體依次流經(jīng)多組流道，停留時(shí)間延長(zhǎng)，流速提高，傳熱更充分，但壓降增大。例如，將單流程改為雙流程，流速翻倍，傳熱系數(shù)可提高30%，但壓降增至4倍。

4. 流道進(jìn)出口設(shè)計(jì)：要避免“死區(qū)”與“短路”

流道進(jìn)出口如果設(shè)計(jì)不合理，會(huì)出現(xiàn)“死區(qū)”，也就是流體停滯區(qū)域，幾乎不參與換熱的情況或“短路”，流體直接從入口沖向出口，而未流經(jīng)全流道。使用優(yōu)質(zhì)設(shè)計(jì)會(huì)在入口處設(shè)置“分流區(qū)”，如擴(kuò)大的緩沖區(qū)，通過(guò)弧形過(guò)渡引導(dǎo)流體均勻進(jìn)入流道，減少死區(qū)；同時(shí)，密封墊片需精準(zhǔn)分隔冷熱流道，避免串流短路。

艾克森認(rèn)為流道設(shè)計(jì)的核心是其實(shí)就是平衡傳熱效率與流動(dòng)阻力，高效設(shè)計(jì)需要根據(jù)流體性質(zhì)、流量、允許壓降等參數(shù)，來(lái)選擇合適的波紋形狀、尺寸和排列方式，最終實(shí)現(xiàn) “湍流強(qiáng)化傳熱+均勻流動(dòng)+低阻抗”的最優(yōu)組合。