Обеспечение режимов с большой термической длиной
По-видимому, это основная причина. На следующем примере видно, почему и как применяются двухходовые ППТО в этих случаях. Сравним два режима: 1. Вода 3 кг/с 50 — 40°С или 2. 1 кг/с 60 — 30°С
Вода 3 кг/с 40 — 30°С или 1 кг/с 50 — 20°С
Оба режима имеют одинаковую тепловую мощность, одинаковый перепад температур и одинаковые жидкости. Значит, площади поверхностей теплопередачи должны быть тоже одинаковыми. Предположим, что мы выбираем теплообменник для первого режима. Аппарат СВ26-60Н с площадью 1,45 м2 и перепад давлений 0,80 бар вполне подходит для такой нагрузки. Но если мы попытаемся использовать этот теплообменник для второго режима, появятся проблемы.
Расходы жидкостей в три раза меньше, следовательно, меньше полный коэффициент теплопередачи, значит, потребуется увеличить площадь поверхности теплопередачи. Это можно сделать единственным способом, добавляя новые пластины. Конечно, это приведет к дальнейшему снижению скорости в каналах, уменьшению коэффициента теплопередачи, и мы станем гоняться за собственным хвостом. Конечным результатом будут два теплообменника СВ26-120Н с площадью 2 х 2,95 м2.
Есть ли какая-нибудь возможность уменьшить площадь? Есть два способа.
- Мы можем применить СВ52. Он имеет такую же ширину, как и СВ26, но длина его в два раза больше. Следовательно, мы можем уменьшить число пластин, что вполне уместно при пониженном расходе жидкости. Потребуется теплообменник СВ52-50°С площадью 2,4 м2.
- Можно применить двухходовой теплообменник СВ26. В нем две группы пластин соединяются последовательно, и результат будет таким же, как в случае СВ50. При таком решении потребуется СВ26-90, в котором пластины сгруппированы как 23 + 22/2 х 22, т.е. две группы из 22 параллельных каналов площадью по 2,2 м2 соединены последовательно.
Оба способа дают близкие результаты, как можно было предположить. Что произойдет, если мы попробуем применить СВ50 или двухходовой СВ26 для первого режима? Нам придется увеличить число пластин, чтобы снизить перепад давлений до приемлемого значения. В конце концов мы придем либо к двум СВ26-69 с площадью 2 х 1,675 м2, соединенных по схеме 2 х 17/2 х 17, либо к СВ50-70°С площадью 3,4 м2, в котором пластины соединены по схеме 35/34. В обоих вариантах тепловая мощность теплообменников будет избыточной, приблизительно на 20%. В вышеприведенном примере с обеих сторон текла вода, но результат будет аналогичным, если на одной или же на обеих сторонах теплообменника будет хладагент, конденсирующийся или испаряющийся. Соединяя ППТО по двухходовой схеме мы получаем ТО вдвое более длинный, чем одноходовой ТО. Более полное использование доступного перепада давлений — это другой способ выразить содержание предыдущего параграфа.