Противоточный теплообменник

Схема, поясняющая работу противоточного теплообменника. Холодное тело подаётся слева при температуре Т₁. Горячее — справа при температуре Т₈. Температуры Т₂…Т₆ везде попарно меньше температур Т₁₃…Т₉, т.е. Т₂ < Т₁₃,Т₃ < Т₁₂ и т.п.

Рекуперат́ивный противоточный теплообме́нник (или противопото́чный) — теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся навстречу друг другу по каналам, расположенным параллельно. При взаимодействии теплоносителей происходит теплообмен, в ходе которого охлаждающая среда нагревается до температуры нагревающей среды, а последняя охлаждается до температуры охлаждающей среды.

Пример: в рекуперативном противоточном теплообменнике вступили в тепловое взаимодействие две жидкости: вода с температурой +20°С и масло с температурой +91°С. В результате работы теплообменника у воды будет температура +90°С , а у масла +21°С.

Конструкция теплообменника

Возникновение градиента температуры в каждой трубе и между трубами

Рекуперативный противоточный теплообменник состоит из двух полостей, контактирующих между собой своими стенками. Конструкция в целом может быть теплоизолирована от окружающей среды. Трубы располагают как рядом, так и одна в другой. Вследствие маленького температурного градиента между трубами, в соответствии с уравнением теплопроводности, удельный перенос тепловой энергии также маленький. Поэтому, для того чтобы среды успели достаточно провзаимодействовать, применяются специальные конструктивные приёмы, такие как увеличение длины труб^[1] или увеличение количества каналов, при котором увеличивается суммарная площадь. Поэтому к конструктивным недостаткам противоточного теплообменника следует отнести громоздкость конструкции.

Принцип работы

Фактически происходит обычный теплообмен между телами, которые в процессе своего встречного движения непрерывно меняют взаимодействующий с ними объект. Теплообмен уравновешивает температуру в каждой точке вдоль трубы(см. рисунок), но за счёт встречного движения, охлаждающее тело в начале своего движения взаимодействует с уже достаточно охлаждённым нагревающим телом, и наоборот.

Применение

Рекуперативный противоточный теплообменник^[2] используется в многоконтурных тепловых системах. Зачастую в градирнях используется принцип противоточного теплообменника для охлаждения воды и нагрева воздуха. Пластинчатые противоточные теплообменники нашли своё широкое применение в системах вентиляции и кондиционирования воздуха, где они используются как для нагрева, так и для охлаждения поступающего в помещение воздуха.

Ссылки

• В.Н.Луканина "Теплотехника",-М.,"Высшая школа", 2002г., стр 586.
• Counterflow heat exchanger на сайте www.engineersedge.com(анг.)
• NUCLEAR POWER STATION FOR A GASEOUS WORKING MEDIUM на сайте wikipatents.com(анг.) использование противопоточного теплообменника в АЭС
• Приточные установки для жилых помещений с пластинчатым теплообменником
• Расчет эффективности теплобменника

Примечания

1. ↑ Которые зачастую скручивают для уменьшения габаритов, образуя спираль, или так называемый змеевик.
2. ↑ Противоточный теплообменник в электронной библиотеке «НЕФТЬ-ГАЗ»

См. также

• Пароперегреватель