اصول ترمودینامیک مبدل های حرارتی

اجازه دهید با مفاهیم کلیدی با استفاده از ریاضیات ساده شروع کنیم. یک معادله اساسی حاکم بر انتقال حرارت (HT) Q قانون خنک‌سازی نیوتن است که با Q=h × S × ΔT که h ضریب انتقال حرارت کلی است، و S مساحت سطح موجود است.
ضریب انتقال حرارت کلی h مقاومت های مختلفی را در برابر انتقال حرارت در نظر می گیرد، مانند هدایت، همرفت و تابش. این بستگی به رسانایی حرارتی مواد، ضخامت دیواره و سرعت جریان سیال دارد.
مبدل های حرارتی از اصل بقای انرژی استفاده می کنند که توسط قانون اول ترمودینامیک نشان داده شده است. این قانون بیان می کند که انرژی وارد شده به یک سیستم باید برابر با انرژی خروجی از آن باشد. در مورد مبدل حرارتی، انرژی منتقل شده به عنوان گرما از سیال داغ برابر با انرژی بدست آمده توسط سیال سرد است.
انواع مختلف مبدل های حرارتی از الگوهای جریان خاصی برای بهینه سازی انتقال حرارت استفاده می کنند. به عنوان مثال، در یک مبدل حرارتی جریان موازی، هر دو سیال در یک انتها وارد می شوند و مایعات سرد و گرم به موازات یکدیگر حرکت می کنند و در نتیجه کاهش تدریجی ΔT در طول مبدل ایجاد می شود. در یک مبدل حرارتی جریان مخالف، سیالات سرد و گرم وارد دو انتهای مخالف می‌شوند و ΔT را به حداکثر می‌رسانند و انتقال را افزایش می‌دهند.