ДВИЖУЩАЯ СИЛА ТЕПЛООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

 

Движущей силой теплообменных процессов является разность температур теплоносителей. Под действием этой разности тепло­та передается от горячего теплоносителя к холодному.

Процессы теплообмена в аппаратах непрерывного действия могут осуществляться в прямотоке, противотоке, перекрестном и смешанном потоках. На рис. 2 показан характер изменения температур теплоносителей при прямотоке и противотоке. Один из теплоносителей G ₁ охлаждается от температуры t ₁¹ до t ₁¹¹, а другой G ₂ нагревается от t ₂¹ до t ₂¹¹.

Рис. 2. Схемы изменения температур теплоносителей: а — при прямотоке; б — при противотоке

Как видно из рис. 2, движущая сила при теплопередаче между двумя теплоносителями не сохраняет своего постоянного значения, а изменяется вдоль теплообменной поверхности. Например, при прямотоке (см. рис.2, а) при входе теплоносителей в теплооб­менник локальная движущая сила максимальна:

∆ t _max = t ₁¹ - t ₂¹ , а на выходе из аппарата минимальна: ∆ t _min = t ₁¹¹ - t ₂¹¹. Такая же картина наблюдается и при противотоке. Поэтому при расчетах процессов теплопередачи пользуются средней движущей силой процесса.

Количество теплоты, которое передается в единицу времени от горячего теплоносителя к холодному на бесконечно малом элементе теплообменной поверхности (см. рис. 2, а), определяется по основному уравнению теплопередачи dQ=K(t₁—t₂)dF. В результате теплообмена на этом элементе поверхности температура горячего теплоносителя понизится на dt₁= - dQ/(G₁

c ₁), а температура холод­ного теплоносителя повысится на dt₂=dQ/(G₂ c₂), где G₁ и G₂ — мас­совые расходы соответственно горячего и холодного теплоносите­лей; c₁ и с₂ — удельные теплоемкости соответственно горячего и холодного теплоносителей.