44147 OMiUP t2 Gorski
4

W przepływie przeciwprądowym końcowa temperatura czynnika chłodniejszego B może być wyższa niż temperatura końcowa czynnika cieplejszego A. Jest to możliwe dzięki temu, że czynnik cieplejszy A w momencie osiągania najniższej temperatury (u wylotu z wymiennika przy jednokrotnym przepływie) napotyka czynnik chłodniejszy B, który ma również najniższą temperaturę (u wlotu do wymiennika). Inaczej wygląda sytuacja dla przepływu współ-prądowego (rys. 5.4b).

W konkretnych rozwiązaniach wymienników ciepła najchętniej stosowany jest przepływ przeciwprądowy, jako najkorzystniejszy dla procesu wymiany ciepła.

Przepływ przeciwprądowy ma również wady, średnia bowiem temperatura ścianki wymiennika ciepła nie jest stała i przebiega jak to pokazano na rysunku 5.4rt, zgodnie z linią przerywaną, przy założeniu jednakowych współczynników przejmowania ciepła a po obu stronach ścianki. Jak widać jest ona znacznie wyższa od strony wlotu czynnika cieplejszego niż od strony wylotu, co może powodować szkodliwe nieraz naprężenia termiczne konstrukcji wymiennika.

W przepływie współprądowym średnia temperatura ścianki wymiennika zmienia się w znacznie mniejszym stopniu wzdłuż wymiennika (rys. 5.4b linia kreskowana) i jest znacznie niższa niż maksymalna temperatura ścianki wymiennika przeciwprądowego przy tych samych parametrach wlotowych obu czynników A i B.

W praktyce bardzo rzadko znajduje zastosowanie przepływ ściśle przeciwprądowy lub współprądowy. Ze względów konstrukcyjnych (długość wymiennika itp.), bądź eksploatacyjnych stosuje się układy mieszane, których jest bardzo dużo odmian (patrz konkretne rozwiązania wymienników ciepła przedstawione w podrozdziale 5.2).

Na rysunku 5.4c przedstawiono przepływ krzyżowy, używany jako prawie wyłączny we wszelkiego rodzaju skraplaczach, na rysunku 5Ad — przepływ z zastosowaniem rury Fielda (teleskopowej). W tym ostatnim przypadku temperatura czynnika chłodniejszego w ostatniej fazie podgrzewania spada, ponieważ oddaje ciepło pobrane od czynnika chłodniejszym partiom czynnika B u wlotu do rury.

Ilość ciepła, która w procesie przenikania przepływa, od czynnika o temperaturze wyższej do czynnika o temperaturze niższej, poprzez ściankę (przeponę) wymiennika powierzchniowego, w jednostce czasu, dla wymienników przeciwprądowych i współprądowych wynosi:

Q = k -F • Ał_log    [W]    (5.1)

gdzie: k =

y g-y [W/m -K] — współczynnik przenikania ciepła

+ —

14