Вибір взаємного напрямку теплоносіїв
Вибір взаємного напрямку теплоносіїв має велике значення для економічнішого проведення процесу теплообміну. Для оцінки ефективності процесів теплообміну порівняємо прямотечійний і протитечійний процеси з точки зору витрат теплоносіїв і середньої різниці температур (рис.1.19). Для прямотечійного процесу кінцева температура більш холодного носія t2к не може бути вищою за температуру більш нагрітого теплоносія t1к. Практично для здійснення процесу теплообміну на виході з теплообмінника повинна бути деяка різниця температур Dtк = t1к – t2к.
Рис. 1.19. Порівняння прямотечійного і протитечійного руху теплоносіїв
За протитечійного процесу холодніший теплоносій з такою ж початковою температурою t2п, що за прямотечійного процесу може бути нагрітий до більш високої температури 2к, яка наближається до початкової температури t1н більш нагрітого теплоносія. Це дає можливість скоротити витрати холоднішого теплоносія, беручи до уваги рівняння матеріального балансу:
(1.132)
Під час протитечійного процесу зменшується середня різниця температур і, відповідно збільшується поверхня теплообміну порівняно з прямотечійним процесом, однак економічний ефект, який досягається внаслідок зменшення витрат за протитечійного процесу перевищує додаткові витрати пов’язані із збільшенням розмірів теплообмінника. Отже застосування протитечійного процесу теплообміну є економічнішим ніж прямотечійний процес.
Порівняємо тепер протитечійний процес з прямотечійним за тих самих початкових і кінцевих температур теплоносіїв. Зміна температури холоднішого теплоносія показана на рис.1.19 пунктиром. Розрахунки показують, що в цьому випадку середня різниця температур під час протитечійного процесу буде більшою ніж за прямотечійного, а витрати теплоносіїв однакові. Тому, швидкість теплообміну за протитечійного процесу буде більшою, що надає переваги протитечійному процесу перед прямотечійним.
В окремих випадках вибір напрямку руху теплоносіїв за принципом прямотоку визначається технологією процесу. Так в барабанних сушарках матеріал, який підлягає сушінню і гріючий агент (топкові гази, нагріте повітря) направляють в одному напрямку з метою запобігання перегрівання матеріалу, який підлягає сушінню.
Вказані вище переваги протитечійного процесу відносяться до процесів теплообміну, в яких не відбувається зміни агрегатного стану теплоносіїв. Якщо температура одного з теплоносіїв (наприклад сконденсована пара) залишається постійною вздовж поверхні теплообміну, а температура теплоносія з іншого боку стінки змінюється в часі і вздовж поверхні теплообміну, то напрямок руху теплоносіїв не впливає на різницю температур, середню різницю температур і витрату теплоносіїв.
Дата добавления: 2015-02-19; просмотров: 1418;