Производственные технологии [Тема недели]: Вопросы и ответы по проектированию теплообменников (24–30.01.2011)

Потому что это требование технологического процесса: холодный фазовый материал должен нагреваться, а горячий — охлаждаться. В то же время это и требование механики: необходимо усилить конвекцию для снижения сопротивления. Параллельное соединение используется только при особых технологических требованиях.

Ответ 1# shmily327: Операция в обратном направлении: сила толкания велика, площадь теплообмена мала； Сокращение количества теплоносителя.

В теплообменнике по мере передачи тепла также изменяются температуры холодной и горячей жидкостей. Например, в переключаемом теплообменнике температура воздуха изменяется от 30°C до -172°C℃ ； Температура загрязненного азота повышается с -175°C до 28°C. Следовательно, на разных сечениях поверхности теплообмена также постоянно меняется разница температур между холодной и горячей жидкостями. В расчетах теплопередачи обычно используется средняя разница температур для обозначения разницы температур между холодной и горячей жидкостями во всем теплообменнике. Величина средней разницы температур зависит от относительного направления потока холодной и горячей жидкостей. Поток двух жидкостей в одном направлении называется «потоком в одном направлении»“ ； Параллельный обратный поток называется «обратным током»” ； Перпендикулярный перекрестный поток называется «перекрестным потоком». При одинаковых свойствах холодной и горячей жидкостей, их расходе, температурах на входе и выходе, а также площади поверхности для теплообмена, при расположении потоков в обратном направлении между холодной и горячей жидкостями достигается наибольшая средняя разница температур; следующий по величине показатель характерен для расположения потоков перпендикулярно друг другу, а наименьший — для расположения потоков в одном направлении. При прочих равных условиях чем больше средняя разница температур, тем больше количество передаваемой теплоты, и тем лучше эффективность теплообмена. Для передачи той же квантитета тепла можно уменьшить площадь поверхности, необходимую для теплопередачи. Кроме того, в теплообменнике температура горячей жидкости в одной и той же поперечной секции всегда выше, чем температура холодной жидкости. При расположении элементов теплообменника в направлении потока горячей жидкости её конечная температура при выходе из устройства по-прежнему будет выше, чем конечная температура холодной жидкости при выходе из устройства ； При использовании обратного потока температура на выходе горячей жидкости может быть значительно ниже, чем температура на выходе холодной жидкости. Основной теплообменник — это именно такой случай. Поэтому при проектировании теплообменников направление потока холодной и горячей жидкостей в подавляющем большинстве случаев определяется с использованием противоположного направления потоков.

При обратном потоке разница температур между входом и выходом велика, что повышает эффективность теплопередачи и улучшает её качество.

Холодный фазовый материал должен нагреваться, а горячий — охлаждаться: кроме того, существуют механические требования к усилению конвекции с целью снижения сопротивления.

1) В теплообменнике по мере передачи тепла также изменяются температуры холодной и горячей жидкостей. Например, в переключаемом теплообменнике температура воздуха изменяется от 30°C до -172°C℃ ； Температура загрязненного азота повышается с -175°C до 28°C. Следовательно, на разных сечениях поверхности теплообмена также постоянно меняется разница температур между холодной и горячей жидкостями. В расчетах теплопередачи обычно используется средняя разница температур для обозначения разницы температур между холодной и горячей жидкостями во всем теплообменнике. 2) Величина средней разницы температур зависит от относительного направления потока холодной и горячей жидкостей. Поток двух жидкостей в одном направлении называется «потоком в одном направлении»” ； Параллельный обратный поток называется «обратным током»” ； Перпендикулярный перекрестный поток называется «перекрестным потоком». При одинаковых свойствах холодной и горячей жидкостей, их расходе, температурах на входе и выходе, а также площади поверхности для теплообмена, при расположении потоков в обратном направлении между холодной и горячей жидкостями достигается наибольшая средняя разница температур; следующий по величине показатель характерен для расположения потоков перпендикулярно друг другу, а наименьший — для расположения потоков в одном направлении. При прочих равных условиях чем больше средняя разница температур, тем больше количество передаваемой теплоты, и тем лучше эффективность теплообмена. Для передачи той же квантитета тепла можно уменьшить площадь поверхности, необходимую для теплопередачи. 3) В теплообменнике температура горячей жидкости в одной и той же поперечной секции всегда выше, чем температура холодной жидкости; при расположении потоков по направлению тока температура горячей жидкости у выхода все равно должна быть выше, чем температура холодной жидкости у выхода ； При использовании обратного потока температура на выходе горячей жидкости может быть значительно ниже, чем температура на выходе холодной жидкости. Основной теплообменник — это именно такой случай. Поэтому при проектировании теплообменников направление потока холодной и горячей жидкостей в подавляющем большинстве случаев определяется с использованием противоположного направления потоков.

При одинаковых свойствах холодной и горячей жидкостей, их расходе, температурах на входе и выходе, а также площади поверхности для теплообмена, при расположении потоков в обратном направлении между ними достигается наибольшая средняя разница температур. При прочих равных условиях чем больше средняя разница температур, тем больше объем тепла, передаваемого между жидкостями, и тем лучше эффективность теплообмена. Для передачи той же квантитета тепла можно уменьшить площадь поверхности, необходимую для теплопередачи. Кроме того, при использовании обратного потока температура на выходе горячей жидкости может быть значительно ниже, чем температура на выходе холодной жидкости.

Большая тяга, малая площадь теплопередачи, снижение потребления носителя тепла

Обратный поток увеличивает движущую силу теплообмена, сокращает площадь поверхности для теплообмена, что снижает эксплуатационные расходы и затраты на оборудование!

Высокая тяга, малая площадь теплообмена, а также возможность снизить потребление теплоносителя.

В теплообменниках для обмена теплом между горячей и холодной жидкостями часто используется противоположный направление потока. Из формулы передачи тепла Q=KA(ΔTm) следует, что чем больше значение ΔTm, тем выше величина передаваемого тепла. Поскольку при противоположном направлении потока горячая жидкость поступает к холодной, а холодная — к горячей, в процессе теплообмена достигается более большая логарифмическая средняя разница температур, что способствует ускорению передачи тепла. Как и в вертикальных теплообменниках, в горизонтальных также целесообразно использовать противоположное направление потока двух жидкостей при их теплообмене.

Режим обратного потока: большая сила толкания, малая площадь теплообмена, что снижает потребление носителя тепла.

Повышение коэффициента теплопередачи обеспечивает лучший эффект теплообмена и стабильную температуру на выходе

При обратном контакте разница температур велика; другими словами, если сначала производится предварительное нагревание или охлаждение, то последующее нагревание или охлаждение становится гораздо проще.

При обратном потоке сила движения тепла велика, поэтому требуется меньшая площадь для теплообмена, что снижает количество теплоносителя.

Ответ 1# shmily327: Поскольку при обратном потоке сила толкания велика, требуемая площадь для теплообмена мала, что снижает количество теплоносителя.

Когда температуры входящей и выходящей жидкости при обратном потоке одинаковы, средняя сила противодействия при таком режиме работы больше, чем при параллельном потоке; поэтому для передачи той же квантности тепла требуется меньшая площадь поверхности для теплообмена. Кроме того, максимальная предельная температура на выходе холодной жидкости может совпадать с температурой на входе горячей жидкости. Таким образом, если цель теплообмена — лишь охлаждение, при работе в режиме обратного потока температура охлаждающей среды может быть выбрана выше, а её объем — меньше. Если цель теплообмена — восстановление тепла, то при обратном потоке температура восстанавливаемого тепла выше. Поэтому его практическая ценность велика.

В теплообменнике по мере передачи тепла также изменяются температуры холодной и горячей жидкостей. Например, в переключаемом теплообменнике температура воздуха изменяется от 30°C до -172°C℃ ； Температура загрязненного азота повышается с -175°C до 28°C. Следовательно, на разных сечениях поверхности теплообмена также постоянно меняется разница температур между холодной и горячей жидкостями. В расчетах теплопередачи обычно используется средняя разница температур для обозначения разницы температур между холодной и горячей жидкостями во всем теплообменнике. Величина средней разницы температур зависит от относительного направления потока холодной и горячей жидкостей. Поток двух жидкостей в одном направлении называется «потоком в одном направлении»” ； Параллельный обратный поток называется «обратным током»” ； Перпендикулярный перекрестный поток называется «перекрестным потоком». При одинаковых свойствах холодной и горячей жидкостей, их расходе, температурах на входе и выходе, а также площади поверхности для теплообмена, при расположении потоков в обратном направлении между холодной и горячей жидкостями достигается наибольшая средняя разница температур; следующий по величине показатель характерен для расположения потоков перпендикулярно друг другу, а наименьший — для расположения потоков в одном направлении. При прочих равных условиях чем больше средняя разница температур, тем больше количество передаваемой теплоты, и тем лучше эффективность теплообмена. Для передачи той же квантитета тепла можно уменьшить площадь поверхности, необходимую для теплопередачи. Кроме того, в теплообменнике температура горячей жидкости в одной и той же поперечной секции всегда выше, чем температура холодной жидкости. При расположении элементов теплообменника в направлении потока горячей жидкости её конечная температура при выходе из устройства по-прежнему будет выше, чем конечная температура холодной жидкости при выходе из устройства ； При использовании обратного потока температура на выходе горячей жидкости может быть значительно ниже, чем температура на выходе холодной жидкости. Основной теплообменник — это именно такой случай. Поэтому при проектировании теплообменников направление потока холодной и горячей жидкостей в подавляющем большинстве случаев определяется с использованием противоположного направления потоков.