Что такое противоток? Почему такая схема более эффективна для теплообменников?

По направлению движения теплоносителей кожухотрубные теплообменники делятся на теплообменники противотока и теплообменники параллельного потока. В этой статье мы обсудим, почему противоток обеспечивает более эффективное охлаждение.

Теплоноситель в кожухотрубном теплообменнике, как правило, проходит через центральный трубный сердечник, охлаждая горячее масло, воду или воздух, проходящие поверх и вокруг труб. Две жидкости в теплообменнике могут двигаться либо параллельно друг другу, либо противонаправленно. В этой статье мы рассмотрим, почему движение в противоположных направлениях более эффективно и почему компания Bowman рекомендует этот метод при установке своих теплообменников.

Параллельный поток или противоток – в чем разница?

Ответ – в самом названии: в теплообменниках параллельного потока жидкость, которую необходимо охладить, движется через теплообменник в том же направлении, что и теплоноситель.

Хотя такая схема обеспечивает охлаждение, у нее есть определенные ограничения.

Например, если горячая жидкость на входе в теплообменник имеет температуру, скажем, 100 °C, а температура теплоносителя на входе в теплообменник – 30 °C, то средняя разность температур двух жидкостей уменьшается. Это происходит потому, что поступающий в теплообменник теплоноситель, проходя параллельно горячей жидкости, постепенно нагревается по всей длине теплообменника, а так как холодная вода поступает только рядом с самым горячим участком устройства, теплообменник не может охладиться до температуры ниже, чем температура собственно теплоносителя, как показано на рисунке ниже.

Параллельный поток и эффективность охлаждения

Более того, при использовании такой схемы в теплообменнике может возникнуть термическое напряжение, так как одна половина устройства заметно теплее другой.

В чем отличие противотока?

Теплоноситель, поступающий в теплообменник противотока, поглощает тепло по мере движения «горячей» жидкости в противоположном направлении. При прохождении через теплообменник теплоноситель нагревается, но так как в устройство поступает более холодная вода, она поглощает больше тепла, понижая температуру гораздо эффективнее, чем в теплообменнике параллельного потока.

Как показано на рисунке ниже, средняя разность температур теплоносителя и охлаждаемой жидкости практически постоянна по всей длине теплообменника, что существенно уменьшает термическое напряжение устройства.

Противоток и эффективность охлаждения

Что же это означает?

Хотя теплообменник параллельного потока обеспечивает понижение температуры, он далеко не так эффективен, как теплообменник противотока, и для достижения нужной температуры на выходе, возможно, потребуется более мощное устройство.

В отличие от параллельного потока, противоток значительно более эффективен: в зависимости от расхода и температуры, коэффициент теплопередачи может быть на 15% выше, что, в свою очередь, означает возможность использования меньшего теплообменника и экономию пространства и денег!

Для выбора правильного теплообменника компания Bowman использует специальную компьютерную программу. За более подробной информацией обращайтесь по телефону +44 (0)121 359 5401 или электронной почте [email protected].