Температурные схемы и тепловые балансы процессов

Теплообмен может осуществляться как при изменении фазового состояния теплоносителей (испарения, конденсация, плавление, кристаллизация), так и без изменения этого состояния (нагревание, охлаждение).

Рассмотрим 4 наиболее встречающиеся в теплообменных аппаратах температурные схемы.

1)

Запишем уравнение теплового баланса для этой температурной схемы:

.

Приход тепла должен быть равен расходу тепла. Тепловая энергия, отбираемая от горячей среды, расходуется на нагрев холодной среды и частично (≈3-5%) рассеивается в окружающей среде.

Здесь G₁ и G₂ – массовые расходы горячего и холодного теплоносителей, кг/с; с₁ и с₂ – удельные массовые теплоемкости этих теплоносителей, кДж/кг·К; T_1н и T_2н – начальные температуры горячего и холодного теплоносителей; T_1к и T_2к – крнечные температуры теплоносителей.

2)

,

где r₂ – удельная массовая теплота парообразования, кДж/кг. Кипение – эндотермический процесс.

3)

,

где r₁ – удельная массовая теплота конденсации, кДж/кг. Конденсация – экзотермический процесс.

4)

.