Теплообменники часть 2

В двух словах не опишешь, почему эффективность одних типов теплообменников в десятки раз превышает такие же параметры других при одинаковых условиях.
А также почему эффективность уже одного и того же теплообменника в десятки раз может отличаться при различных условиях.
Поэтому придется разбить на несколько частей и для лучшего понимания начать издалека.
Многие, просматривая технические характеристики теплообменников, сразу обращают свое внимание на максимальные показатели, которые указывают в рекламных проспектах даже не производители, а менеджеры по продажам фирм-посредников.
Максимальных показателей зачастую можно добиться только при предельных условиях работы.
Поэтому серьезные поставщики при подборе оборудования требуют от заказчика заполнения листа ТУ с указанием условий при которых собирается эксплуатироваться аппарат.
Под эти параметры ему подбирается теплообменник, с необходимыми запасами (на загрязнения например) и если в дальнейшем возникнет претензия на несоответствие с паспортными данными по эффективности, то заказчика ткнут носом в несоблюдение им ТУ.
Нас не в последнюю очередь интересует цена, которой достигаются конечные результаты и часто мы готовы пойти (по разным причинам) на некоторое ухудшение показателей для получения более гуманного ценника.
Отношение цена/качество, на первый взгляд, для каждого свое.
Кому-то хочется максимального качества, неважно какой ценой.
Другому хочется максимальной дешевизны, лишь бы работало.
И тот и другой варианты не совсем правильные, тем не менее пусть каждый выбирает, что ему по душе.
Для выбора своего варианта необходимо обладать набором элементарных знаний, чтобы не попадаться на удочки менеджеров или не пасть жертвой своей жадности.
Итак, что представляет собой теплообменник?
Рассматривать будем только те типы, применение которых возможно в тепловом насосе.

Так что такое теплообменник для теплового насоса?
Грубо говоря, это просто перегородка, разделяющая две среды, обменивающиеся друг с другом теплотой, и не допускающая их смешивание.
В нашем случая смешивать их точно не рекомендуется.
Кроме герметичности и необходимой прочности, материал перегородки должен обладать достаточной теплопроводностью.
Сразу стоит отметить, что практически любой твердый материал подходящий по прочностным характеристикам обладает необходимыми теплофизическими.
Мало того, теплопроводности материалов, из которых изготавливают перегородки (стенки) теплообменников обладают теплопроводностью многократно превышающую теплопроводности жидкостей и газов, участвующих в теплообмене.
Температурный перепад на стенке получается крайне незначительный относительно перепадов в газах/жидкостях, поэтому в большинстве случаев материал стенки почти не имеет значения, из чего бы её не сделали, из меди, алюминия, серебра, золота, платины, нержавеющей стали или обычной.

Для справки
Самой большой теплопроводностью из газов обладает водород и гелий, около 0,17 Вт/мК
У воздуха, в несколько раз хуже, около 0,02
Самой хорошей теплопроводностью среди жидкостей обладает ртуть, около 8,5 Вт/мК, да и то, только потому, что по совместительству является металлом.
Привычные нам жидкости, типа воды, спиртов, и их смесей имеют теплопроводность от 0,6 у воды, до 0,1-0,3 у неразбавленных.
Теплопроводность серебра 430 Вт/мК, меди 390, алюминия 200, латуни 100, стали 50.
Очень большой теплопроводность обладают некоторые состояния углерода, так у алмаза 1000-2000, у графенов достигает 5000.
А жидкости и газы, наоборот имеют очень скромные показатели.
Даже относительно небольшая величина у стали превышает как минимум в 100 раз теплопроводность водных растворов, а газов и паров фреонов в 1000.
Учитывая толщину стенок теплообменников, не превышающую 1 мм, а чаще и того менее 0,3-0,4 мм даже процессы кипения и конденсации с довольно большой плотностью получающегося теплового потока не требуют применения особых материалов.
Поэтому в дальнейшем, при расчетах, температурный перепад на стенке будем учитывать только при применении материалов типа ПНД, ППР и других пластиков с теплопроводностью 0,15-0,45 уже вполне соизмеримой с теплопроводностью жидкостей и газов.