Вопросы подвода и отвода тепла в ряде производств играют исключительную роль. Так, с помощью подвода или отвода тепла происходит управление процессами разделения гомогенных систем (выпаривание, перегонка, ректификация и др.). Для тепловых процессов на производствах характерен широкий диапазон температур и количества передаваемого тепла, что требует применения различных способов передачи тепла и материалов, наилучшим образом обеспечивающих этот процесс.
Теплообмен – самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты от более нагретых тел (или участков тел) к менее нагретым телам. Теплообмен, происходящий между двумя теплоносителями через разделяющую их твердую стенку, называется теплопередачей.
Теплоноситель – движущая среда (газ, пар, жидкость), используемая для переноса теплоты. Среда с более высокой температурой, отдающая при теплообмене теплоту, является горячим теплоносителем, а среда с более низкой температурой, воспринимающая теплоту, – холодным теплоносителем (хладагентом).
Теплопередача между средами может происходить в установившихся (стационарных) условиях и неустановившихся (нестационарных) условиях. При установившемся (стационарном) процессе поле температур в каждой точке аппарата не изменяется во времени.
При неустановившемся (нестационарном) процессе температуры изменяются во времени. Установившиеся процессы соответствуют непрерывной работе аппаратов с постоянным режимом, а неустановившиеся процессы протекают в аппаратах периодического действия и при изменении режима их работы.
Существуют два способа проведения тепловых процессов:
- путем непосредственного соприкосновения теплоносителей;
- путем передачи тепла через стенку, разделяющую теплоносители.
При передаче тепла непосредственным соприкосновением теплоносители обычно смешиваются друг с другом, что не всегда допустимо. Поэтому данный способ применяется сравнительно редко, хотя он значительно проще в аппаратурном оформлении. При передаче тепла через стенку теплоносители не смешиваются, а каждый из них движется по отдельному каналу. Поверхность стенки, разделяющая теплоносители, используется для передачи тепла и называется поверхностью теплообмена.