板式換熱器課件

板式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算

姓名：指導(dǎo)教師：1PPT課件1PPT課件11.板式換熱器的研究背景和發(fā)展2.板式換熱器的結(jié)構(gòu)和原理3.板式換熱器的優(yōu)缺點及應(yīng)用4.板式換熱器的計算主要內(nèi)容2PPT課件11.板式換熱器的研究背景和發(fā)展3.板式換熱器的優(yōu)缺點及2板式熱交換器是近幾十年來得到發(fā)展和廣泛應(yīng)用的一種新型高效、緊湊的熱交換器。它由一系列互相平行、具有波紋表面的薄金屬板相疊而成，比螺旋板式熱交換器更為緊湊，傳熱性能更好。應(yīng)用面很廣，適宜用于醫(yī)藥、食品、制酒、飲料合成纖維、造船、化工等工業(yè)，并且隨著板型、結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，正在進(jìn)一步擴大它的應(yīng)用領(lǐng)域。

國內(nèi)的生產(chǎn)廠家有蘭州石油機械研究所板式換熱器廠、天津

太平洋板式換熱器有限公司。我國在板式熱交換器的設(shè)計與 制造上也已達(dá)到較高的水平。

國外著名的生產(chǎn)廠家有瑞典AFLA-LAVAI公司、 英國APV公司、日本日阪制作所等。1.板式換熱器的研究背景和發(fā)展3PPT課件2板式熱交換器是近幾十年來得到發(fā)展和廣泛應(yīng)用的一種新型高3板式換熱器按構(gòu)造分為可拆卸（密封墊式）、釬焊式兩類，以可拆卸式的應(yīng)用為最廣。它們的工作原理基本相同?？刹鹦栋迨綋Q熱器由三個主要部件：傳熱板片、密封墊片、壓緊裝置及其他一些部件等組成。2.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理34PPT課件3板式換熱器按構(gòu)造分為可拆卸（密封墊式）、釬焊式兩類，2.42.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理在固定壓緊板上，交替地安放一張板片和一個墊片，然后安放活動壓緊板，旋緊壓緊螺栓即構(gòu)成板式換熱器。各傳熱板片按一定的順序相疊即形成板片間的流道，冷、熱流體在板片兩側(cè)各自的流道內(nèi)流動，通過傳熱板片進(jìn)行熱交換。5PPT課件42.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理在固定壓緊板上，交替地安放一52.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理傳熱板片板片以人字形波紋板和水平平直波紋板為應(yīng)用最廣。傳熱板片是板式熱交換器的關(guān)鍵件。它的設(shè)計主要考慮兩方面因素:

(1)使流體在低速下發(fā)生強烈湍流，以強化傳熱；(2)

提高板片剛度，能耐較高的壓力。

板片材料6PPT課件52.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理傳熱板片板片以人字形波紋板和水62.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理傳熱板片7PPT課件62.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理傳熱板片7PPT課件72.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理密封墊片

安裝于密封槽中，防止流體的外漏和兩流體之間內(nèi)漏，運行中承受壓力和溫度，而且受著工作流體的侵蝕，在多次拆裝后還應(yīng)具有良好的彈性。為了能及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)漏，在密封墊片上開有凹槽（信號孔），出現(xiàn)泄漏，流體將首先由此泄出。

墊片材質(zhì)

78PPT課件72.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理密封墊片 安裝于密封槽中，防止流82.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理壓緊裝置

它包括固定與活動的壓緊板、壓緊螺栓。它用于將墊片壓緊，產(chǎn)生足夠密封力，使得熱交換器在工作時不發(fā)生泄漏，通過旋緊螺栓來產(chǎn)生壓緊力?？蚣苄问桨迨綗峤粨Q器有多種框架形式：雙支撐框架式、懸臂式、帶中間隔板雙支撐框架式等。

雙支撐框架式懸臂式帶中間隔板雙撐框架式9PPT課件82.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理壓緊裝置 它包括固定與活動的壓92.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理

流程組合

為了滿足傳熱和壓力降的要求，對于板式熱交換器可進(jìn)行多

種方式的流程和流道數(shù)的配置。

流程：在相同的流體相同流動方向的一組平行流動通道

流道：相鄰的兩個板組成的間隙內(nèi)的介質(zhì)流動通道。流體的流動可以是串聯(lián)、并聯(lián)（這時形成純逆流）和混聯(lián)（一種流體為并聯(lián)，而另一種流體為串聯(lián)）。

流程可以是單流程或多流程，兩流體的流程數(shù)可以相等或不相等。

10PPT課件92.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理流程組合為了滿足102.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理11PPT課件102.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理11PPT課件3.板式換熱器的優(yōu)缺點和應(yīng)用板式換熱器的優(yōu)點1.傳熱系數(shù)高不存在旁路，板片相互顛倒，流體在流經(jīng)相鄰兩板間的通道時形成復(fù)雜三維旋轉(zhuǎn)流動，能使流體以較低的雷諾數(shù)在板片中形成急劇湍流，熱傳導(dǎo)快，傳熱系數(shù)高2.修正系數(shù)大，冷、熱流體流動平行于表面，沒有旁路，冷、熱流體之間的溫度非常接近，溫差極小，對數(shù)平均溫差大，末端溫差小3.結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，重量輕4.容易改變換熱面積和流程，適應(yīng)性強方便地增加或減少幾板，就可以實現(xiàn)增大或減小傳熱面積的目的；改變板片的布置，可以變化流程組合，適合于新的換熱條件5.內(nèi)部充分湍流，所以易于擴散，不易結(jié)垢；只要螺栓松動，可以輕松地打開并取出板片，清洗或更換板片，，易清潔，易維護(hù)，安全6.板式換熱器只有板片外面和墊片暴露在大氣中，熱量損失小，通常在1％左右板式換熱器的缺點1.容量較小，是管殼式換熱器的10%~20%。2.工作壓力，溫度不宜過大，有可能泄露3.單位長度的壓力損失大傳熱面間的間隙較小，傳熱面上有凹凸?fàn)畈y，因此壓力損失大。4.易堵塞板片間通道很窄，一般只有2~5mm，當(dāng)換熱介質(zhì)中含有較大的固體顆?；蚶w維質(zhì)，就容易堵塞板間通道

11

12PPT課件1112PPT課件板式換熱器的應(yīng)用化學(xué)工業(yè)，食品工業(yè)，冶金工業(yè)，石油工業(yè)，礦山，電廠，核電廠，海上石油平臺，機械工業(yè)，生活污水處理，醫(yī)藥，化工，造紙，紡織，船舶，供熱等領(lǐng)域，可加熱，冷卻，蒸發(fā)，濃縮，殺菌，熱回收等。

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3.板式換熱器的優(yōu)缺點及應(yīng)用13PPT課件板式換熱器的應(yīng)用3.板式換熱器的優(yōu)缺點及應(yīng)用13PPT課件板式換熱器類型的選擇

板式換熱器種類較多，每種都有相適應(yīng)的工況，工程設(shè)計中應(yīng)首先對此作選擇。溫度在200℃以上，壓力大于2Mpa，可以選擇釬焊式板式換熱器對于拆卸比較頻繁的，可選用可拆式換熱器選擇板片

主要考慮需要達(dá)到的換熱效果以及壓降要求：若承壓要求在1.2Mpa以上，大多數(shù)情況下選擇人字形波紋若壓降要求較小而對換熱效果要求不高，可選用平直形波紋對于壓降與換熱效果都有一定要求的工況，還可以選擇熱混合板片流程組合的選擇

板型對稱、冷熱介質(zhì)流量相當(dāng)?shù)那闆r，宜采用等程布置，使介質(zhì)流向為全逆流；兩側(cè)流量相差較大時，流量小的一側(cè)應(yīng)采用多程布置，以提高流速，增強換熱效果；一般情況下，在選擇流程時，盡可能采用單程(全并聯(lián))，使設(shè)備在使用時拆卸維修都比較方便。若要采用多流程，各流程中通常安排相同的流道數(shù)。流道數(shù)的確定受板間流速的影響，而板間流速的選取有一定的范圍，同時還受到允許壓降的制約。當(dāng)板間流速一定時，流道數(shù)的多少取決于流量的大小134.板式換熱器的計算14PPT課件板式換熱器類型的選擇4.板式換熱器的計算14單板面積的選擇

選擇合理的單片面積，能夠避免總板片數(shù)過多或過少。板片過多會使設(shè)備占地面太大；過少，可能會使流程數(shù)增多，壓降增大；同時單片面積的大小在一定程度上還與角孔大小有關(guān)。板間流速的選擇

在通常情況下，板間流速選取范圍在0.2~1.0m/s，在壓降容許的情況下取大值，以獲得更好的換熱效果，從而減小換熱面積。4.板式換熱器的計算換熱器采用等程布置，介質(zhì)的流向能夠?qū)崿F(xiàn)全逆流，獲得最大的平均溫差；當(dāng)兩側(cè)不等程時。逆流和順流會交替出現(xiàn)。流向的選擇1415PPT課件單板面積的選擇太大；過少，可能會使流程數(shù)增多，壓降增大；同時

根據(jù)介質(zhì)的物理、化學(xué)特性進(jìn)行選擇，主要考慮溫度和腐蝕情況。板片的原材料厚度為0.6~0.8mm，壓制成波紋板后允許有25%的減薄量，于是最薄處為0.45~0.6mm，因此選用耐腐蝕的材料。

密封墊片材料的選擇

密封墊既要耐溫又要耐腐蝕，硬度一般應(yīng)在65~90邵氏硬度，壓縮永久變形量不大于10%，抗拉強度≥8MPa，延伸率≥200%板片材料的選擇4.板式換熱器的計算1516PPT課件根據(jù)介質(zhì)的物理、化學(xué)特性進(jìn)行選擇，主要考慮溫4.板式換熱器的計算對數(shù)平均溫差法（LMTD）計算過程

（1）已知冷水的流量190t/h，冷熱水的進(jìn)出口溫度95/55℃,10/50℃。（2）查冷、熱側(cè)的密度ρ、比熱容Cp、導(dǎo)熱系數(shù)λ、運動粘度ν普朗特數(shù)Pr

（3）求換熱量Q

式中：

G——質(zhì)量流量，kg/s；下標(biāo)1、2——熱、冷介質(zhì)下標(biāo)'、"

——進(jìn)、出口位置（4）求熱側(cè)的流量

1617PPT課件4.板式換熱器的計算式中： G——質(zhì)量流量，kg/s（6）選擇板式換熱器型號（主要是單片面積及形式）（7）假設(shè)該型號換熱器的流程組合，即假定流程數(shù)m,流道數(shù)n

17

tmax

t'1

t"2tmin

t"1

t'24.板式換熱器的計算（5）計算對數(shù)平均溫差Δtm，修正系數(shù)Ψ取值18PPT課件（6）選擇板式換熱器型號（主要是單片面積及形18

Gρn

f

W

式中：n——單程中并聯(lián)通道數(shù)；f——板片通道截面積，m2；

（9）計算冷熱介質(zhì)的Re和Nu

（10）計算冷、熱介質(zhì)的對流傳熱系數(shù)αNu

de3.板式換熱器的計算

（8）計算冷、熱介質(zhì)的板間流速W19PPT課件18 GW 式中：n——單程中并聯(lián)通道數(shù)；f——板片通道

（12）計算換熱面積FF

QKtm

將理論值F，與預(yù)計值Fm相比較，通常認(rèn)為兩者誤差值在5%以內(nèi)時，計算結(jié)果正確 194.板式換熱器的計算

（11）計算總換熱系數(shù)K20PPT課件（12）計算換熱面積FF Q4.板式換熱器的計算2204.板式換熱器的計算（13）計算冷、熱介質(zhì)的歐拉數(shù)Eu（14）計算壓降ΔP計算出的壓降值應(yīng)小于0.5Mpa這主要考慮在角孔處以及流向改變時產(chǎn)生壓降若實際壓降超過允許值時，應(yīng)改變板型或者流程組合，重新進(jìn)行傳熱及壓降計算。21PPT課件204.板式換熱器的計算（13）計算冷、熱介質(zhì)的歐拉數(shù)Eu

根據(jù)換熱介質(zhì)種類和設(shè)計溫度和壓力等，框架選擇雙支撐框架；板片選用蘭州石油機械研究所BR05A型板片，波紋為雙人字型，材料為SUS304；墊片材料選用三元乙丙橡膠。選擇單流程并聯(lián)流程組合，流道數(shù)為74。進(jìn)行熱力計算、阻力計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及校核，確定了總傳熱系數(shù)2878W/(m2·K)可拆卸板式換熱器。2122PPT課件根據(jù)換熱介質(zhì)種類和設(shè)計溫度和壓力等，框架選擇雙支撐框架；謝謝觀看23PPT課件謝謝觀看23PPT課件板式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算

姓名：指導(dǎo)教師：24PPT課件1PPT課件11.板式換熱器的研究背景和發(fā)展2.板式換熱器的結(jié)構(gòu)和原理3.板式換熱器的優(yōu)缺點及應(yīng)用4.板式換熱器的計算主要內(nèi)容25PPT課件11.板式換熱器的研究背景和發(fā)展3.板式換熱器的優(yōu)缺點及2板式熱交換器是近幾十年來得到發(fā)展和廣泛應(yīng)用的一種新型高效、緊湊的熱交換器。它由一系列互相平行、具有波紋表面的薄金屬板相疊而成，比螺旋板式熱交換器更為緊湊，傳熱性能更好。應(yīng)用面很廣，適宜用于醫(yī)藥、食品、制酒、飲料合成纖維、造船、化工等工業(yè)，并且隨著板型、結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，正在進(jìn)一步擴大它的應(yīng)用領(lǐng)域。

國內(nèi)的生產(chǎn)廠家有蘭州石油機械研究所板式換熱器廠、天津

太平洋板式換熱器有限公司。我國在板式熱交換器的設(shè)計與 制造上也已達(dá)到較高的水平。

國外著名的生產(chǎn)廠家有瑞典AFLA-LAVAI公司、 英國APV公司、日本日阪制作所等。1.板式換熱器的研究背景和發(fā)展26PPT課件2板式熱交換器是近幾十年來得到發(fā)展和廣泛應(yīng)用的一種新型高3板式換熱器按構(gòu)造分為可拆卸（密封墊式）、釬焊式兩類，以可拆卸式的應(yīng)用為最廣。它們的工作原理基本相同?？刹鹦栋迨綋Q熱器由三個主要部件：傳熱板片、密封墊片、壓緊裝置及其他一些部件等組成。2.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理327PPT課件3板式換熱器按構(gòu)造分為可拆卸（密封墊式）、釬焊式兩類，2.42.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理在固定壓緊板上，交替地安放一張板片和一個墊片，然后安放活動壓緊板，旋緊壓緊螺栓即構(gòu)成板式換熱器。各傳熱板片按一定的順序相疊即形成板片間的流道，冷、熱流體在板片兩側(cè)各自的流道內(nèi)流動，通過傳熱板片進(jìn)行熱交換。28PPT課件42.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理在固定壓緊板上，交替地安放一52.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理傳熱板片板片以人字形波紋板和水平平直波紋板為應(yīng)用最廣。傳熱板片是板式熱交換器的關(guān)鍵件。它的設(shè)計主要考慮兩方面因素:

(1)使流體在低速下發(fā)生強烈湍流，以強化傳熱；(2)

提高板片剛度，能耐較高的壓力。

板片材料29PPT課件52.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理傳熱板片板片以人字形波紋板和水62.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理傳熱板片30PPT課件62.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理傳熱板片7PPT課件72.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理密封墊片

安裝于密封槽中，防止流體的外漏和兩流體之間內(nèi)漏，運行中承受壓力和溫度，而且受著工作流體的侵蝕，在多次拆裝后還應(yīng)具有良好的彈性。為了能及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)漏，在密封墊片上開有凹槽（信號孔），出現(xiàn)泄漏，流體將首先由此泄出。

墊片材質(zhì)

731PPT課件72.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理密封墊片 安裝于密封槽中，防止流82.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理壓緊裝置

它包括固定與活動的壓緊板、壓緊螺栓。它用于將墊片壓緊，產(chǎn)生足夠密封力，使得熱交換器在工作時不發(fā)生泄漏，通過旋緊螺栓來產(chǎn)生壓緊力?？蚣苄问桨迨綗峤粨Q器有多種框架形式：雙支撐框架式、懸臂式、帶中間隔板雙支撐框架式等。

雙支撐框架式懸臂式帶中間隔板雙撐框架式32PPT課件82.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理壓緊裝置 它包括固定與活動的壓92.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理

流程組合

為了滿足傳熱和壓力降的要求，對于板式熱交換器可進(jìn)行多

種方式的流程和流道數(shù)的配置。

流程：在相同的流體相同流動方向的一組平行流動通道

流道：相鄰的兩個板組成的間隙內(nèi)的介質(zhì)流動通道。流體的流動可以是串聯(lián)、并聯(lián)（這時形成純逆流）和混聯(lián)（一種流體為并聯(lián)，而另一種流體為串聯(lián)）。

流程可以是單流程或多流程，兩流體的流程數(shù)可以相等或不相等。

33PPT課件92.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理流程組合為了滿足102.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理34PPT課件102.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理11PPT課件3.板式換熱器的優(yōu)缺點和應(yīng)用板式換熱器的優(yōu)點1.傳熱系數(shù)高不存在旁路，板片相互顛倒，流體在流經(jīng)相鄰兩板間的通道時形成復(fù)雜三維旋轉(zhuǎn)流動，能使流體以較低的雷諾數(shù)在板片中形成急劇湍流，熱傳導(dǎo)快，傳熱系數(shù)高2.修正系數(shù)大，冷、熱流體流動平行于表面，沒有旁路，冷、熱流體之間的溫度非常接近，溫差極小，對數(shù)平均溫差大，末端溫差小3.結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，重量輕4.容易改變換熱面積和流程，適應(yīng)性強方便地增加或減少幾板，就可以實現(xiàn)增大或減小傳熱面積的目的；改變板片的布置，可以變化流程組合，適合于新的換熱條件5.內(nèi)部充分湍流，所以易于擴散，不易結(jié)垢；只要螺栓松動，可以輕松地打開并取出板片，清洗或更換板片，，易清潔，易維護(hù)，安全6.板式換熱器只有板片外面和墊片暴露在大氣中，熱量損失小，通常在1％左右板式換熱器的缺點1.容量較小，是管殼式換熱器的10%~20%。2.工作壓力，溫度不宜過大，有可能泄露3.單位長度的壓力損失大傳熱面間的間隙較小，傳熱面上有凹凸?fàn)畈y，因此壓力損失大。4.易堵塞板片間通道很窄，一般只有2~5mm，當(dāng)換熱介質(zhì)中含有較大的固體顆?；蚶w維質(zhì)，就容易堵塞板間通道

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35PPT課件1112PPT課件板式換熱器的應(yīng)用化學(xué)工業(yè)，食品工業(yè)，冶金工業(yè)，石油工業(yè)，礦山，電廠，核電廠，海上石油平臺，機械工業(yè)，生活污水處理，醫(yī)藥，化工，造紙，紡織，船舶，供熱等領(lǐng)域，可加熱，冷卻，蒸發(fā)，濃縮，殺菌，熱回收等。

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3.板式換熱器的優(yōu)缺點及應(yīng)用36PPT課件板式換熱器的應(yīng)用3.板式換熱器的優(yōu)缺點及應(yīng)用13PPT課件板式換熱器類型的選擇

板式換熱器種類較多，每種都有相適應(yīng)的工況，工程設(shè)計中應(yīng)首先對此作選擇。溫度在200℃以上，壓力大于2Mpa，可以選擇釬焊式板式換熱器對于拆卸比較頻繁的，可選用可拆式換熱器選擇板片

主要考慮需要達(dá)到的換熱效果以及壓降要求：若承壓要求在1.2Mpa以上，大多數(shù)情況下選擇人字形波紋若壓降要求較小而對換熱效果要求不高，可選用平直形波紋對于壓降與換熱效果都有一定要求的工況，還可以選擇熱混合板片流程組合的選擇

板型對稱、冷熱介質(zhì)流量相當(dāng)?shù)那闆r，宜采用等程布置，使介質(zhì)流向為全逆流；兩側(cè)流量相差較大時，流量小的一側(cè)應(yīng)采用多程布置，以提高流速，增強換熱效果；一般情況下，在選擇流程時，盡可能采用單程(全并聯(lián))，使設(shè)備在使用時拆卸維修都比較方便。若要采用多流程，各流程中通常安排相同的流道數(shù)。流道數(shù)的確定受板間流速的影響，而板間流速的選取有一定的范圍，同時還受到允許壓降的制約。當(dāng)板間流速一定時，流道數(shù)的多少取決于流量的大小134.板式換熱器的計算37PPT課件板式換熱器類型的選擇4.板式換熱器的計算14單板面積的選擇

選擇合理的單片面積，能夠避免總板片數(shù)過多或過少。板片過多會使設(shè)備占地面太大；過少，可能會使流程數(shù)增多，壓降增大；同時單片面積的大小在一定程度上還與角孔大小有關(guān)。板間流速的選擇

在通常情況下，板間流速選取范圍在0.2~1.0m/s，在壓降容許的情況下取大值，以獲得更好的換熱效果，從而減小換熱面積。4.板式換熱器的計算換熱器采用等程布置，介質(zhì)的流向能夠?qū)崿F(xiàn)全逆流，獲得最大的平均溫差；當(dāng)兩側(cè)不等程時。逆流和順流會交替出現(xiàn)。流向的選擇1438PPT課件單板面積的選擇太大；過少，可能會使流程數(shù)增多，壓降增大；同時

根據(jù)介質(zhì)的物理、化學(xué)特性進(jìn)行選擇，主要考慮溫度和腐蝕情況。板片的原材料厚度為0.6~0.8mm，壓制成波紋板后允許有25%的減薄量，于是最薄處為0.45~0.6mm，因此選用耐腐蝕的材料。

密封墊片材料的選擇

密封墊既要耐溫又要耐腐蝕，硬度一般應(yīng)在65~90邵氏硬度，壓縮永久變形量不大于10%，抗拉強度≥8MPa，延伸率≥200%板片材料的選擇4.板式換熱器的計算1539PPT課件根據(jù)介質(zhì)的物理、化學(xué)特性進(jìn)行選擇，主要考慮溫4.板式換熱器的計算對數(shù)平均溫差法（LMTD）計算過程

（1）已知冷水的流量190t/h，冷熱水的進(jìn)出口溫度95/55℃,10/50℃。（2）查冷、熱側(cè)的密度ρ、比熱容Cp、導(dǎo)熱系數(shù)λ、運動粘度ν普朗特數(shù)Pr

（3）求換熱量Q

式中：

G——質(zhì)量流量，kg/s；下標(biāo)1、2——熱、冷介質(zhì)下標(biāo)'、"

——進(jìn)、出口位置（4）求熱側(cè)的流量

1640PPT課件4.板式換熱器的計算式中： G——質(zhì)量流量，kg/s（6）選擇板式換熱器型號（主要是單片面積及形式）（7）假設(shè)該型號換熱器的流程組合，即假定流程數(shù)m,流道數(shù)n