Výměníky tepla
Výměníky tepla jsou zařízení, ve kterých si tekutiny mezi sebou vyměňují teplo a hlavním mechanismem této výměny je prostup tepla. Budeme se zabývat výměníky, ve kterých tekutiny tečou vzájemně rovnoběžně a jsou odděleny pevnou stěnou
Bilance tepelných pochodů
Označme si chladnou látku, která se ohřívá, písmenem a, horkou látku, která se ochazuje, písmenem b. Místo, kde kapaliny vstupují do výměníku označíme jako 1, výstup jako 2. Pokud je výměník dokonala tepelně izolován, tak do látky a vstupuje tepelný tok
kde ma je hmotnostní tok látky, ca je měrná tepelná kapacita, T2a T1a teploty látky na výstupu a vstupu. Tento tepelný tok musí přijmout druhá látka, proto .
Kromě těchto dvou bilancí musí platit třetí, která říká, že se tyto toky rovnají tepelnému toku, který projde skrze tepelné odpory.
kde S je plocha výměníku, u je součinitel prostupu tepla a ΔT je rozdíl teplot proudících tekutin.
Střední teplotní logaritmický spád
Problém u tepelného toku je v tom, že tekutiny s postupným průchodem výměníkem mění svou teplotu a tím se mění teplotní spád, který je hnací silou tepelné výměny.
Proto do výpočtu tepelného toku výměníkem potřebuje určitou střední hodnotu teplotního rozdílu, se kterou vypočítáme skutečnou hodnotu tepelného toku.
K tomu slouží střední teplotní logartimický spád, který je definován jako
Pro snadné zapamatování je dobré uvést, že ΔT1 a ΔT2 jsou rozdíly teplot na levé a pravé straně výměníku (schválně nepoužívám vstup a výstup, protože si ukážeme, že kapaliny mohou proudit různými směry).
Souproudé a protiproudé výměníky
Na příkladu výměníku "trubka v trubce" můžeme vidět dva základní typy výměníků. Souproudý je výměník tehdy, když tekutiny tečou stejným směrem. U tohoto výměníku se postupně teploty médií přibližují a výměna tepla slábne. Proto je méně účinný než protiproudý.
V protiproudém výměníku naopak tekutiny tečou proti sobě. Výpočetní vztahy pro tyto výměníky jsou stejné, jen je třeba si dávat pozor na označení teplot
Potřebuješ si spočítat více příkladů na přenos tepla?
