Теплообменник типа «труба в трубе» образован коаксиально расположенными трубами. В нем теплоносители движутся, не смешиваясь друг с другом, по внутренней трубе и в кольцевом канале между трубами. Стенка, разделяя оба потока, образует поверхность теплообмена. Тепловой поток Q, Вт, через поверхность теплообмена на стационарном режиме определяют по основному уравнению теплопередачи:
, (2.1)
где k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К); - средний температурный напор,К;
F – поверхность теплообмена, м2.
Средний температурный напор рассчитывают по логарифмической формуле
, (2.2)
где и - соответственно больший и меньший температурные напоры в теплообменнике при противоточной схеме движения теплоносителей:
;
.
Здесь и - начальная и конечная температуры горячего теплоносителя, С; и - начальная и конечная температуры холодного теплоносителя.
Количество теплоты Q1,Вт, отданное горячим теплоносителем и Q2, Вт, полученное холодным теплоносителем за единицу времени
; (2.3)
, (2.4)
где и - расходы горячего и холодного теплоносителей, кг/с; и - удельные теплоемкости горячего и холодного теплоносителей соответственно, Дж/(кг·К).
Уравнение теплового баланса теплообменника имеет следующий вид:
, (2.5)
где - потери теплоты в окружающую среду, Вт.