Направления относительного движения тепловых потоков

Обычно необходимо добиваться возможно большей отдачи теплоты от нагретого вещества. Достижение этого зависит от направлений относительного движения веществ, обменивающихся теплотой. Как и в случае массообмена, тепловые потоки могут двигаться в одинаковом (прямоток) или противоположных (противоток) направлениях. Возможно, также движение под некоторым углом относительно друг друга.

Используя прямоточное движение, можно в предельном случае достигнуть такой конечной температуры потоков, которая получилась бы при их смешении. Она зависит от расхода, температуры и удельной теплоемкости потоков. В случае прямотока после окончания процесса теплообмена всегда устанавливается температура, средняя между t¢ и t¢₂, и более холодный поток не может достигнуть температуры, близкой к t¢ ₂ и превышающей t₃.Применение противотока дает такую возможность, поскольку получается большая разность температур. Теоретически температура охлаждающегося потока на выходе из аппарата может быть почти равна температуре холодного потока на входе в систему, но тогда резко снижается движущаяся сила процесса. Аналогично можно было бы добиться приближенного выравнивания температур и на другом конце аппарата, где входит горячий и выходит нагретый поток.

Баланс теплообмена в противоточной системе:

m₁c_p1· (t¢¢ ₁ – t¢₁) = m₂c_p2 · (t¢₂ – t¢¢₂),

где m₁, m₂ – расходы потоков, с_р1 и с_р2 – средние удельные теплоемкости потоков в данном диапазоне изменения температур, t¢₁ t¢¢₁ t¢₂ t¢¢₂ – температуры потоков.

Отсюда следует, что, изменяя m, можно, в принципе, влиять на конечные температуры.