An analytical method for calculation of transient temperature field in the counter-flow heat exchangers
(Analityczna metoda wyznaczania niestacjonarnego pola temperatury w wymiennikach przeciwprądowych)
In this paper, we present an analytical solution to the system of partial differential
equations with homogeneous initial conditions, describing transient temperature
field in counter-current heat exchangers. The system of partial differential equations
is Laplace-transformed and the resultant set of ordinary differential equations is
solved analytically. Analytical solution in the original domain is obtained for a special
case of the heat exchanger where the thermal capacities and velocities of fluids are
equal in both channels. Exemplary calculations are carried out to determine the
unsteady response of the heat exchanger to a step change in the inlet temperature
of one fluid.
(W pracy przedstawiono rozwiązanie analityczne układu równań różniczkowych
cząstkowych, z jednorodnymi warunkami początkowymi, opisującego niestacjonarne
pole temperatury w przeciwprądowych wymiennikach ciepła. Układ równań
różniczkowych cząstkowych został przetransformowany metodą Laplace'a w układ
równań różniczkowych zwyczajnych, który został rozwiązany analitycznie.
Rozwiązanie analityczne w dziedzinie oryginału uzyskano dla specjalnego
przypadku wymiennika, w którym pojemności cieplne i prędkości czynników
są odpowiednio równe w obydwu kanałach. Wykonano przykładowe obliczenia
pokazujące niestacjonarną odpowiedź wymiennika na skokową zmianę temperatury
jednego z czynników.)