Классификация теплообменных аппаратов по направлению движения теплоносителей

При разработке теплообменных аппаратов важной задачей является создание максимальной площади поверхности стенки между потоками при минимальном гидравлическом сопротивлении. Для того, чтобы увеличить теплоотдачу, используется оребрение труб и профилирование теплообменных поверхностей. За счёт этого повышается турбулизация потока, которая препятствует загрязнению каналов.

В зависимости от направления движения теплоносителей теплообменные аппараты подразделяются на теплообменники с сонаправленными потоками и противонаправленными потоками (противоточные). В теплообменниках с сонапрвленными средами жидкости попадают внутрь аппарата с одного конца и движутся в одинаковом направлении. Во втором же случае, жидкости поступают в теплообменник с противоположных сторон, и потоки движутся параллельно навстречу друг другу. Теплообменники противотока являются более эффективными, поскольку передают большее количество тепла от одного теплоносителя к другому, более холодному.

Теплообменники с сонаправленным движением потоков

Аппараты с сонаправленными потоками, где жидкости текут параллельно друг другу в одном и том же направлении, на выходе дают только среднюю температуру сред. Вне зависимости от начальных температур нагревающей и нагревающейся жидкостей, они, в конечном итоге, будут иметь одинаковую температуру.

В случае, когда потоки равны, температура жидкостей способна измениться не более, чем на 50%, по сравнению с начальной температурой. При этом, длина теплообменника не имеет значения. На выходе из теплообменного аппарата температуры теплоносителей сравняются, следовательно, передача тепла от одного теплоносителя к другому прекратится.

Если же потоки не равны друг другу, температуры сравняются раньше.

Теплообменники с противонаправленными потоками

В теплообменниках, где горячий и холодный потоки движутся навстречу друг другу по параллельным каналам, температурный градиент сохраняется на всей длине аппарата. В случае равных, умеренных расходов движущихся потоков и оптимальном размере теплообменного аппарата, есть вероятность абсолютного теплообмена между средами. Иными словами, температура одного теплоносителя на выходе из теплообменника будет совпадать с температурой второго теплоносителя на входе и наоборот.