Решение задачи: Анализ графиков теплообмена (прямоток и противоток)

На представленном изображении приведены графики изменения температур теплоносителей в теплообменных аппаратах. Эти графики иллюстрируют два основных режима работы теплообменника: прямоток и противоток. Ниже приведено описание того, что показывают графики и что обозначают стрелки, оформленное для записи в тетрадь. Задача №2. Сравнение прямоточной и противоточной схем теплообмена. 1. Что показывают графики: Графики показывают изменение температуры \( t \) нагревающей и нагреваемой сред в зависимости от площади поверхности теплообмена \( F \) (или длины аппарата). а) При прямоточной системе: Оба теплоносителя движутся в одном направлении. На входе разность температур максимальна: \[ \Delta t_б = t_1' - t_2' \] На выходе разность температур минимальна: \[ \Delta t_м = t_1'' - t_2'' \] Температуры сред стремятся друг к другу, но кривая нагреваемой среды никогда не может подняться выше кривой охлаждаемой среды. б) При противоточной системе: Теплоносители движутся навстречу друг другу. Температурный напор (разность температур) распределяется вдоль поверхности более равномерно. Важной особенностью противотока является то, что конечная температура нагреваемой среды \( t_2'' \) может быть выше конечной температуры охлаждающей среды \( t_1'' \), что делает этот метод более эффективным. 2. Что обозначают стрелки: - Горизонтальные стрелки на схемах труб показывают направление движения потоков теплоносителей (нагревающей и нагреваемой сред). При прямотоке они направлены в одну сторону, при противотоке — в противоположные. - Вертикальные стрелки между потоками показывают направление передачи теплоты (тепловой поток). Тепло всегда переходит от более горячей среды (нагревающей) к более холодной (нагреваемой) в соответствии со вторым законом термодинамики. Вывод: Противоточная схема является более совершенной и экономически выгодной, так как позволяет достичь большей передачи тепла при меньшей площади поверхности теплообмена. В отечественной промышленности и энергетике предпочтение отдается именно противоточным схемам для повышения энергоэффективности систем.