板式换热器的阻力降是如何产生的？

在板式换热器的应用中，阻力降又称为压降，是一个与传热效率同等重要的性能参数。它指的是流体在流经换热器通道的过程中，由于流动阻力而造成的压力损失。理解压降的成因并对它进行有效管理和优化，是确保艾克森板式换热器更经济、更稳定运行的核心。

艾克森板式换热器的压降主要由以下四个部分的能量损失叠加构成：

1.沿程摩擦阻力：这是压降中最主要的部分。流体在流经狭长且带有复杂波纹的板片通道时，会与板片表面产生剧烈的摩擦。板片上的波纹虽然能高效地扰动流体、强化传热，但也显著增加了流体接触的壁面面积和粗糙度，从而大大提升了摩擦阻力。流体的粘度越高、流速越快、通道越长且波纹就会越复杂，这部分阻力就越大。在湍流状态下，这部分阻力与流速的约1.75次方成正比，因此流速的微小增加都会导致压降的显著上升。

2.局部形状阻力：这是由于流道横截面积突然变化所引起的压力损失。具体体现在：

（1）端口区域：流体从进口管箱进入，需要突然加速并分散到各个平行的板片通道中；在出口处，又需要从各通道汇集并减速进入出口管箱。这两个过程中的加速和减速都会带来显著的动能变化和涡流损失。

（2）通道分配区：流体从端口进入后，需要流过板片角孔并分配到板片间的各个通道，这个分配过程并非均匀平顺，会产生涡流和流动死区，消耗能量。

3.加速与转向阻力：板式换热器的板片波纹使得流体在流动过程中需要不断地改变方向和速度。每一次方向的改变，流体都需要克服惯性，它的动量就会发生改变，这需要消耗压力能。同时，在波纹的波谷和波峰处，流道的截面积周期性变化，导致流体反复地加速和减速，这种动能与压力能的持续转换过程也伴随着不可逆的能量损失。

4.重力引起的静压变化：对于垂直安装的换热器，如果流体的密度较大，流体从底部流向顶部时，需要克服重力做功，这部分也会体现为进出口的压差。但在大多数计算中，如果安装高度差不大，此项通常被忽略。

5.压降过高会带来一系列负面影响：首先意味着需要更大功率的泵或风机来驱动流体，直接导致运行能耗的增加。其次，过高的压降可能在一些低压系统中导致汽蚀或流量不足。最后，对于本身承压能力有限的艾克森板片，过高的压差也是潜在的机械损伤风险。

板式换热器的阻力降是流体在复杂内部结构中流动时，为克服摩擦、转向、加速等阻力所必须付出的能量代价。它既是衡量设备流动阻力的一个重要指标，也是与传热性能紧密耦合的重要变量。