Решение: Условия максимальной температуры холодного теплоносителя

Для решения данной задачи по теплотехнике проанализируем условия теплообмена. Вопрос: При каких условиях в теплообменнике возможно получение наиболее высокой температуры холодного теплоносителя? Дано: \( W_д \) — теплоемкость потока горячего теплоносителя (водяной эквивалент); \( W_в \) — теплоемкость потока холодного теплоносителя. Решение: 1. Схема движения теплоносителей: Наиболее эффективным с точки зрения передачи тепла является противоток. В схеме противотока конечная температура холодного теплоносителя может быть выше, чем конечная температура горячего теплоносителя на выходе, и теоретически может приближаться к начальной температуре горячего теплоносителя. В прямотоке же температуры обоих теплоносителей лишь стремятся к общему среднему значению. 2. Соотношение теплоемкостей потоков: Из уравнения теплового баланса: \[ Q = W_д \cdot (t_{д1} - t_{д2}) = W_в \cdot (t_{в2} - t_{в1}) \] Чтобы холодный теплоноситель нагрелся максимально сильно (то есть изменение его температуры \( \Delta t_в \) было больше, чем изменение температуры горячего \( \Delta t_д \)), необходимо, чтобы его теплоемкость потока была меньше. Однако, для достижения максимально возможной температуры холодного теплоносителя (близкой к начальной температуре горячего) при бесконечной поверхности теплообмена, необходимо, чтобы горячий поток обладал большим запасом тепла, то есть: \[ W_д > W_в \] В этом случае "греющая" способность горячего потока выше, и он может нагреть холодный поток до температуры, практически равной своей начальной, сам при этом охладившись незначительно. Вывод: Наилучшие условия для максимального нагрева холодного теплоносителя достигаются при противотоке и условии, что теплоемкость горячего потока больше теплоемкости холодного. Правильный ответ: e. при противотоке с \( W_д > W_в \)