Procestechnische constructies

A w,tot = n–1 n kanaal A w,kanaal ≈ 2n–1 L 2 (5.64)De overige stappen verlopen hetzelfde als in de vorige paragraaf is beschreven.5.5 Thermodynamische analyseWanneer we een warmtewisselaar zuiver naar zijn thermische prestaties willen optimaliseren komenwe uit bij een oneindig grote warmtewisselaar aangezien Q~A w . Als we daarnaast eisen dat dedrukval minimaal is, komen we uit bij een warmtewisselaar met een oneindig grote dwarsdoorsnedeen oneindig korte kanalen. Het ontwerp wordt daarom in grote mate bepaald door additionele eisenzoals begrensde afmetingen, begrensde prijs en procesomstandigheden.De tweede hoofdwet van de thermodynamica kan te hulp worden geroepen om het aantalmogelijkheden te beperken. Het achterliggende idee is dat minimalisering van de entropie generatieop component niveau ook de entropie generatie van het systeem verkleint.Elk warmteoverdrachtsproces vereist een temperatuurverschil. Wanneer warmte wordtgetransporteerd van een hoge naar een lage temperatuur wordt er entropie geproduceerd. Figuur 5.38laat een warm lichaam zien met temperatuur T w dat een hoeveelheid warmte overdraagt aan eenkouder medium met temperatuur T k . Aangezien beide systemen niet direkt met elkaar communicerenbestaat er een derde systeem: het temperatuurverschil ∆T waar de warmtestroom Q onveranderddoorheen gaat.T wT wT wQQQB'revmotorremrevmotorremQQ-BBQ-BT kT kT kfiguur 5.38systeem met warmteoverdrachtAls de tweede hoofdwet op dit systeem wordt losgelaten volgtS gen = Φ T k– Φ T w= Φ T w–T kT w T k(5.65)Uit (5.65) volgt dat de entropiegeneratie altijd positief is. In figuur 5.39 is verder geïllustreerd datwarmteoverdracht thermodynamisch gezien gelijk staat aan een reversibele motor die werkt tussenbeide temperatuurverschillen en zijn volledige output dissipeert in een rem. We beschouwen eenwarmtewisselaar passage met een doorsnede A d en een bevochtigde omtrek O Het doel van depassage is dat er een hoeveelheid warmte q' per eenheid van lengte wordt overgedragen aan eenmassastroom m . In stationaire toestand passeert de warmtestroom Φ' een temperatuurverschil ∆Ttussen de temperatuur van de wand T+∆T en de bulk temperatuur van de stroming T. De stromingondervindt een wrijving in de richting van de x-coördinaat zodat -dp/dx > 0.procestechnische constructies 4B660 93