49 Схеми руху теплоносіїв.

Найбільш простими схемами руху теплоносіїв є: прямоток, протиток і перехресна течія. При прямотокові теплоносії рухаються уздовж поверхні теплообміну в одному напрямку, при протитокові – у протилежних напрямках, при перехресній течії – у перехресних напрямках. В багатьох апаратах схеми більш складні. При протитокові можна забезпечити більш високе значення середнього температурного напору , що є достоїнством цієї схеми в ряді випадків. Якщо необхідно підтримувати постійну температуру на поверхні нагрівання ( ), то перевагу віддають прямоточним схемам (див.рис.).

Середній температурний напір для прямотоку й протитоку визначають за формулою: , де − відповідно більший і менший із крайніх напір температур (наприклад, для прямотоку ). Для схем перехреснї течії та для інших більш складних схем руху теплоносіїв середній температурний напір визначають як добуток величин , розрахованої за (170) для протитоку, на виправлення , що визначається за номограмами , тобто .

Рис. - Характер зміни температур теплоносіїв при прямотоку й протитоку.

50 Шляхи підвищення ефективності теплообмінних систем.

Близько 80% енергії в промисловості передається в різних теплообмінних апаратах і тому центральною задачею при їх проектуванні є економія матеріальних та економічних ресурсів. При цьому необхідно враховувати, що зі зменшенням металоємності апарата знижуються капітальні витрати, але одночасно з цим ростуть енергетичні витрати при експлуатації, пов'язані з ростом швидкостей або температурних напорів. Так, наприклад, підвищення швидкості теплоносія дозволяє підвищити коефіцієнт тепловіддачі й, відповідно, коефіцієнт теплопередачі апарата, а отже, зменшити габарити й металоємність. Однак при цьому зростають втрати напору та витрати потужності на привід насоса або компресора. Збільшення температурного напору зазвичай призводить до підвищення втрат ексергії у системі, тобто, – до додаткових витрат енергоресурсів при експлуатації.

Підвищення ефективності теплообмінних систем припускає: 1) зменшення поверхні або збільшення продуктивності при заданих умовах роботи; 2) зменшення температурного напору при заданій площі поверхні теплообміну F і продуктивності (теплової потужності ). Ці задачі можуть бути вирішені шляхом підвищення коефіцієнта теплопередачі k.

Одним з методів підвищення теплопередачі є раціональне оребрення з боку меншої тепловіддачі для вирівнювання термічних опорів по напрямку теплового потоку.

Для підвищення коефіцієнтів тепловіддачі застосовують турбулізацію потоків теплоносіїв, зрив або зменшення граничного шару (відповідно до диференціального рівняння тепловіддачі ), перехід до киплячого шару, методи руйнування рідкої плівки в конденсаторах, оригінальні конструктивні рішення по інтенсифікації тепловіддачі. Основна складність цих рішень полягає в тому, що при інтенсифікації тепловіддачі звичайно зростає гідродинамічний опір по шляху руху теплоносіїв. З цієї причини при проектуванні поверхонь теплообміну завжди проводять спільні розрахунки по опорові й тепловіддачі.