1）单元尺寸的决定
设计一台板翅式热交换器时，首先要根据已给定的条件决定热交换器的单元尺寸。这一决定主要取决于流体的允许压力降和冷热流体的温差。
对于压力降而言，应以低压气体的允许压力降作为决定热交换器单元尺寸的条件。因为对于压力较高的流体，压力损失可以大一点，而低压气体则对压力损失要求较严。设计中，应根据允许压降选取合适的流体速度，使设计结果所达到的压降尽可能接近允许压降，这样既可使单元尺寸不致过大、节省设备投资，又不影响实际的工艺操作。
对于板翅式热交换器的冷、热流体间温差有一定限制。热交换器同一端的温差上限必须小于200℃，同一端的温差下限为0.3℃（当然，这样小的下限只有通过流体的适当分配才能得到）。工艺设计中的理想温差范围是2～50℃。
2）设计步骤
选择一种合适的翅片型式与参数，确定通道排列，用对数平均温差或传热有效度-传热单元数法最终确定所设计的板翅式热交换器的传热系数和传热面积，并核算其压降应不超过允许压降。具体设计步骤可归纳如下：
（1）根据工作条件确定热交换器中的流动型式，如逆流、错流或混合流等。
（2）选定翅片型式及其几何参数。
（3）选定一个单元体翅片的有效宽度，计算一排通道的截面积、每排通道的换热面积等。
（4）根据定性温度、压力查取流体物性参数值。
（5）根据流体热物性和流体阻力等选定流速，然后初步确定通道数。或者反过来也可初步确定通道数，再确定流速。
（6）根据流体热物性、流量比例及避免温度交叉和热量内耗等，确定通道的合理排列。
（7）计算Re、Pr，由图（如图3.50）查得或由关联式求得传热因子j和摩擦因子f，再计算各换热流体的换热系数α。
（8）计算翅片效率和翅片壁面总效率。
（9）计算传热系数。
（10）确定对数平均温差，或在比热变化很大时用积分平均温差。
（11）计算传热面积。
（12）确定板翅式单元体的理论长度和实际长度。
（13）进行压力降校核计算。如超过允许值，则重新假定流速，重复步骤（5）～（13）再计算之。如不满足，再重设（或也可重选翅片型式或几何参数）。不断反复，直至满足为止。
（14）确定板翅式热交换器芯子的实际尺寸。
[例3.4] 试设计一台空分装置板翅式液态空气过冷器（液态空气与氮气的换热）。已知其原始设计数据为：热负荷Q=85545J/s，氮气流量
（N指标准状态下的流量），氮气平均压力
，氮气进口温度
及出口温度
。氮气侧允许压降Δp=2kPa。液态空气流量VA=16500Nm3/h，平均压力pA=0.554MPa，进口温度
，出口温度
（见图3.52）。
图3.52 液空过冷器示意图
图3.53 例3.4图
[解]
1）为提高过冷器的传热效果，采用逆流，氮气自上而下流动，而液态空气自下而上流动。
2）因两流体温度差别不大，故选用锯齿形翅片。其几何参数：
表3.4 板翅式液态空气过冷器几何参数单位：mm
3）其他几何参数
4）热物性参数值
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5）根据经验，选取氮气质量流速G为22.3kg/（s·m2），液空质量流速为72.7kg/（s·m2），则得两流体通道数：
式中计算时，取标准状态下氮气密度ρN2=1.25kg/m3，富氧空气密度ρA=1.32kg/m3。
6）根据所求得的通道数，它的排列应为每两个氮气通道间隔一个液态空气通道。氮气的传热性能比液空要差，应该加大氮气一侧传热面积，所以从这点考虑如此排列也是合理的。
7）计算α
8）翅片效率和翅片壁面总效率
9）传热系数
以氮气侧传热面积为基准：
以液空侧传热面积为基准：
10）平均温差
今用对数平均温差
11）传热面积
12）通道长度
故取板束理论长度l′=0.143m，考虑30%安全裕量，板束的有效长度为1.3×0.143=0.186m。
13）压降核算
式中，氮气侧集气管最大截面积
氮气侧通道截面积
因今为锯齿形翅片，故可由参考文献[8]中查得Re=∞时，Ko=Ke=0
总压降为Δp=Δp1-Δp2+Δp3=697.5N/m2，它小于允许压降值，所以该板翅式热交换器满足了要求。
14）热交换器芯子的实际尺寸
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