Термодинамический предел необратимости процесса теплообмена Ахременков А.А. ИПС РАН,

Оценка эффективности двухпоточного теплообмена Дано: q – тепловая нагрузка поверхность теплообмена Какой теплообменник лучше? Как организовать потоки?

Термодинамически оптимальный двухпоточный теплообменник Если даны q,, T 1, то о птимальный теплообменник – трубчатый с противотоком, в котором T 1 (l)/T 2 (l)=m, W 1 /W 2 =m

Доказательство Л учше тот, у которого выше температура T 2. Это условие равносильно минимуму производства энтропии в системе.

Система многопоточного теплобмена T i – температуры потоков W i – водяные эквиваленты потоков ij коэффициенты теплообмена

Постановка задачи T 1, T 2 - минимальная и максимальная температуры горячих потоков u(T,T 0 )-температура холодного потока при контакте с горячим, имеющим входную температуру T 0 и текущую температуру T

Решение На первом этапе, будем считать q i и заданными при всех T. При этих условиях находится связь текущих температур потоков, u(T,T o ), соответствующих минимуму производства энтропии T oi, q i, для i-ого греющего потока. На втором этапе находятся такое распределение q i и, между теплообменниками, которое минимизирует i *(T io,q i

Первый этап

Второй этап Условие стационарности L по q

Результаты оптимальное значение температуры горячих потоков на выходе оптимальное распределение тепловых нагрузок и коэф. теплопередачи по потокам оптимальное отношение температур холодных потоков к горячим минимум производства энтропии в системе

Оценка совершенства Полученное минимальное значение при его сравнении с производством энтропии в действующей теплообменной системе, позволяет оценить степень термодинамического совершенства такой системы как отношение

Каким должен быть идеальный теплообменник?