Изменение физических свойств жидкостей

Строго говоря, физические свойства не входят в число параметров оптимизации. Мы не можем оптимизировать теплообменник с помощью изменения вязкости, поскольку вязкость является свойством жидкости, а не аппарата. Тем не менее, иногда важно определить, как повлияет на характеристики теплообменника замена, например, воды на гликоль.

Коэффициент теплопередачи уменьшается при увеличении вязкости и уменьшении теплопроводности. Его зависимость от удельной теплоемкости и плотности не такая явная и, во всяком случае, она менее сильная. Коэффициент теплопередачи возрастает с увеличением этих параметров, но это означает, что потребуется меньше жидкости, т.е. меньший расход через каналы.

Во всяком случае, если мы будем применять жидкость с более высокой вязкостью и более низкой теплопроводностью, то площадь - т.е. число каналов - возрастет. Как правило, это означает, что расход жидкости может быть увеличен, что приведет к увеличению СРТ и полного коэффициента теплопередачи. Это, в свою очередь, позволит снижать площадь и число каналов до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие.

Если же увеличение вязкости будет очень большим, то перепад давлений возрастет, и это может потребовать уменьшения расхода. Площадь будет увеличиваться, но оптимальный расход может быть как больше, так и меньше чем для первой жидкости. В качестве примера рассмотрим что произойдет, если в нашей системе заменить воду на 20 % пропиленгликоль (ПГ). Параметры системы при сохранении оптимального температурного режима, найденного для воды, следующие (см. рис. 10):

Вода 10 кг/с 12 - 7 °С р1: любое
20 % ПГ 8 кг/с 8,5 - 2 °С р2 = 45 кПа
Два аппарата (CB76-70H; 6,8 м2), М = 5 %, р1/2 = 35/26 кПа

Площадь - и число каналов - возросли, поэтому перепад давлений снизился до 26 кПа. Запас площади равен заданному значению. Как показано на рис. 10, точка, соответствующая этому режиму, находится на левом участке кривой для гликоля. Расчет оптимального режима дает следующие результаты:

Вода 10 кг/с 12 - 7 °С р1: любое
20 % ПГ 8.82 кг/с 8,5 - 2 °С р2 = 45 кПа
Два блока (CB76-56H; 5,4 м2), М = 5 1 р1/2 = 52/45 кПа

Последний теплообменник ненамного больше, чем оптимальный теплообменник для воды, однако, расход жидкости через него значительно увеличился. В заключение можно отметить, что если учет физических свойств жидкости приводит к увеличению ПТО, то оптимум сдвигается в сторону более высокого расхода и большей площади теплообменника.