熱伝達器（並列
熱交換器は、多くの技術的用途で使用されています。例としては、凝縮器、整流塔、ヒートポンプ、駆動モーターの冷却システム、空調システム、エネルギー回収装置、および熱流体を使用した加熱システムなどが挙げられます。その目的は、常に、より高温の媒体からより低温の媒体へ熱エネルギーを伝達することです。この際、媒体の物質的な混合は発生しません。
熱伝達の原動力は、温度差です。伝達される熱流出力 Q˙ は、一般的に次のように表されます。
dQ/dt = dm/dt · cp · ΔT
Q˙= m˙· cp · ΔT
m˙ は質量流量、cp は比熱容量、ΔT は媒体の温度変化です。この式は、cp が一定の一相流に適用されます。
並流式熱交換器では、両方の媒体が熱伝達面に沿って同じ方向に流れます。最大の温度差は入口領域で発生します。流れの方向に沿って、2 つの媒体の温度は急速に近づきます。平均駆動力温度差はますます小さくなります。
設計には、対数平均温度差がよく使用されます。前提条件は、化学反応や相変化が発生しないことです。
ΔTlm = (ΔT1−ΔT2) / ln (ΔT1 / ΔT2)
並流熱交換器とは反対のケースが、向流熱交換器です。向流熱交換器では、流れの方向が反対であるため、平均駆動温度差 ΔTlm が高くなります。これにより、同じ熱伝達面積および同じ熱伝達係数で、並流熱交換器と比較して熱効率が高くなります。
- ΔTlm は対数平均温度差
- Th,in は高温媒体の入口温度
- Th,out は高温媒体の出口温度
- Tc,in は流入冷媒の温度
- Tc,out は流出冷媒の温度
- Q˙ は熱流出力
- インデックス G は向流
- インデックス P は並流
- インデックス c は冷
- インデックス h は温
- U は総熱伝達係数
- A は熱伝達面積