Раціональне визначення ефективності для теплообмінників
Heat exchangers are fundamental devices in thermal systems, widely employed in industrial applications, power generation, and thermal conversion processes. Engineers commonly evaluate their performance using two principal methodologies: the log-mean temperature difference (LMTD) and the effectivenes...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/930 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | System Research in Energy |
Institution
System Research in Energy| id |
oai:www.systemre.org:article-930 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
oai:www.systemre.org:article-9302025-12-03T09:19:13Z A RATIONAL EFFICIENCY DEFINITION FOR HEAT EXCHANGERS Раціональне визначення ефективності для теплообмінників González-Mora, Eduardo heat exchanger, energy efficiency, LMTD, effectiveness-NTU, performance indicator, thermal system analysis, modelling, temperature difference. теплообмінник, енергоефективність, LMTD, ефективність ‒ NTU, показник продуктивності, аналіз теплової системи, моделювання, різниця температур. Heat exchangers are fundamental devices in thermal systems, widely employed in industrial applications, power generation, and thermal conversion processes. Engineers commonly evaluate their performance using two principal methodologies: the log-mean temperature difference (LMTD) and the effectiveness ‒ NTU method. However, these metrics present limitations, such as dependence on outlet temperatures or circular efficiency definitions, which hinder rigorous assessment of thermal performance. This study proposes a new performance function for heat exchangers, based on the ratio of heat transferred to heat available and expressed using average stream temperatures. We demonstrate that this approach avoids the circularity inherent in conventional definitions and enables a more accurate characterization of thermal performance across different flow configurations. Our parametric and sensitivity analysis reveals that effectiveness (ε) is the dominant performance variable and that flow arrangement significantly influences heat transfer. Compared to previous methodologies, this new indicator provides a unified framework for evaluating and optimizing heat exchangers in practical applications. These findings establish a solid basis for enhancing heat exchanger design and efficiency within industrial systems. Теплообмінники є ключовими пристроями в теплових системах, що використовуються у промисловості, енергогенерації та процесах теплоперетворення. Для оцінки їх продуктивності застосовуються різні методики, серед яких найбільш поширеними є метод логарифмічної середньої різниці температур (LMTD) та метод ефективності ‒ NTU. Однак ці метрики мають обмеження, такі як залежність від температури на виході або замкненість у визначенні ефективності, що ускладнює об’єктивну оцінку теплової продуктивності. У цьому дослідженні пропонується нова функція продуктивності для теплообмінників, заснована на співвідношенні переданої теплоти до наявної, вираженому через середні температури потоків. Показано, що цей підхід усуває замкненість, властиву традиційним визначенням, та дозволяє точніше характеризувати теплову продуктивність у різних конфігураціях потоків. Результати параметричного аналізу та аналізу чутливості показали, що ефективність ( ) є домінуючою змінною у визначенні продуктивності, а схема руху потоків суттєво впливає на теплопередачу. Порівняно з існуючими методиками, новий показник забезпечує єдину основу для оцінки та оптимізації теплообмінників у практичних застосуваннях. Ці висновки пропонують міцну базу для покращення проєктування та ефективності теплообмінників у промислових системах. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2025-11-21 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/930 10.15407/srenergy2025.04.123 System Research in Energy; No. 4 (84) (2025): System Research in Energy; 123-134 Системні дослідження в енергетиці; № 4 (84) (2025): Системні дослідження в енергетиці; 123-134 2786-7102 2786-7633 en https://systemre.org/index.php/journal/article/view/930/827 |
| institution |
System Research in Energy |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-12-03T09:19:13Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
теплообмінник енергоефективність LMTD ефективність ‒ NTU показник продуктивності аналіз теплової системи моделювання різниця температур. |
| spellingShingle |
теплообмінник енергоефективність LMTD ефективність ‒ NTU показник продуктивності аналіз теплової системи моделювання різниця температур. González-Mora, Eduardo Раціональне визначення ефективності для теплообмінників |
| topic_facet |
heat exchanger energy efficiency LMTD effectiveness-NTU performance indicator thermal system analysis modelling temperature difference. теплообмінник енергоефективність LMTD ефективність ‒ NTU показник продуктивності аналіз теплової системи моделювання різниця температур. |
| format |
Article |
| author |
González-Mora, Eduardo |
| author_facet |
González-Mora, Eduardo |
| author_sort |
González-Mora, Eduardo |
| title |
Раціональне визначення ефективності для теплообмінників |
| title_short |
Раціональне визначення ефективності для теплообмінників |
| title_full |
Раціональне визначення ефективності для теплообмінників |
| title_fullStr |
Раціональне визначення ефективності для теплообмінників |
| title_full_unstemmed |
Раціональне визначення ефективності для теплообмінників |
| title_sort |
раціональне визначення ефективності для теплообмінників |
| title_alt |
A RATIONAL EFFICIENCY DEFINITION FOR HEAT EXCHANGERS |
| description |
Heat exchangers are fundamental devices in thermal systems, widely employed in industrial applications, power generation, and thermal conversion processes. Engineers commonly evaluate their performance using two principal methodologies: the log-mean temperature difference (LMTD) and the effectiveness ‒ NTU method. However, these metrics present limitations, such as dependence on outlet temperatures or circular efficiency definitions, which hinder rigorous assessment of thermal performance. This study proposes a new performance function for heat exchangers, based on the ratio of heat transferred to heat available and expressed using average stream temperatures. We demonstrate that this approach avoids the circularity inherent in conventional definitions and enables a more accurate characterization of thermal performance across different flow configurations. Our parametric and sensitivity analysis reveals that effectiveness (ε) is the dominant performance variable and that flow arrangement significantly influences heat transfer. Compared to previous methodologies, this new indicator provides a unified framework for evaluating and optimizing heat exchangers in practical applications. These findings establish a solid basis for enhancing heat exchanger design and efficiency within industrial systems. |
| publisher |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://systemre.org/index.php/journal/article/view/930 |
| work_keys_str_mv |
AT gonzalezmoraeduardo arationalefficiencydefinitionforheatexchangers AT gonzalezmoraeduardo racíonalʹneviznačennâefektivnostídlâteploobmínnikív AT gonzalezmoraeduardo rationalefficiencydefinitionforheatexchangers |
| first_indexed |
2025-11-21T03:16:11Z |
| last_indexed |
2025-12-06T12:41:59Z |
| _version_ |
1850762770493997056 |