- تدفق ثانوي متغير - درجة حرارة مدخل ثابتة - درجة حرارة مخرج ثابتة
معدل تدفق متغير مع درجة حرارة مدخل/مخرج ثابتة
ليس كل المبادلات الحرارية مطلوب منها العمل بتدفق ثانوي ثابت. قد تشمل التطبيقات النمذجية توفير المياه الساخنة لعمليات دفعية مثل الخزانات والأحواض. يُتحكَّم في إمداد المياه الساخنة لكل خزان إما بواسطة صمام كرة تشغيل/إيقاف أو صمام كروي مُعدِّل؛ لا يوجد إعادة تدوير للماء إلى المبادل الحراري. يُسخَّن الماء البارد المُضاف ببساطة وفقًا لطلب المياه الساخنة، كما هو موضح في الشكل 13.6.1. يُنظِّم صمام تحكم مُعدِّل على إمداد البخار إلى المبادل الحراري درجة حرارة المياه الساخنة المسحوبة. قد يُزوَّد الماء البارد المُضاف من شبكة مياه مضغوطة، وقد تتغير درجة حرارته موسميًا. يجب أخذ درجة حرارته الأقل احتمالاً في الاعتبار عند دراسة حالة الركود.
يمكن استخدام مخطط الركود أيضًا في هذه الأنواع من التركيبات، لكن طريقة البناء للمبادلات الحرارية الأنبوبية الغلافية تختلف قليلًا عن تلك المُستخدمة للتدفق الثانوي الثابت. تُوصف هذه الطريقة أدناه.
الجزء الأول من هذه الطريقة مشابه جدًا لما هو موضح في المثال 13.5.1. بالرجوع إلى الشكل 13.6.2، يجب وضع علامة على درجة حرارة البخار في المبادل الحراري في ظروف الحمل الكامل (النقطة أ) على المحور العمودي الأيسر. ثم يجب وضع علامة على درجة حرارة المخرج المطلوبة للسائل الثانوي على المحور العمودي الأيمن (النقطة ب).
يجب أيضًا وضع علامة على درجة حرارة مدخل السائل الثانوي (النقطة ج) على المحور العمودي الأيسر.
يجب أيضًا وضع علامة على الخط الأفقي الذي يمثل ضغط الخلفي للنظام على هذا المخطط. يجب وضع علامة على هذه درجة الحرارة على المحور العمودي الأيمن عند النقطة د، مع رسم خط مستقيم يربطها بنفس درجة الحرارة على المحور العمودي الأيسر عند النقطة هـ.
بالرجوع إلى الشكل 13.6.3، يجب رسم خط الحمل الثانوي ب ج الذي يربط النقطتين ب وج. ثم يجب رسم خط أفقي من حيث يعبر ب ج محور 50% من الحمل إلى المحور الأيمن. يمثل هذا درجة الحرارة المتوسطة للسائل الثانوي ويُظهر كنقطة و.
تُوصَل بعد ذلك نقطة درجة الحرارة المتوسطة للسائل الثانوي و بخط مستقيم مائل إلى نقطة درجة حرارة البخار أ في المبادل الحراري عند الحمل الكامل، مُنشئة الخط و أ.  يجب أن تُحدد نسبة الحمل المئوية. كما في المثال السابق، إذا كان الخط د هـ فوق النقطة أ، يحدث الركود في جميع ظروف الحمل.
يمكن أيضًا حساب نسبة الحمل عند الركود باستخدام المعادلة 13.6.1:
أدنى درجة حرارة للبخار
يُلاحظ أن أدنى درجة حرارة تشغيل للبخار تساوي درجة حرارة نقطة الضبط عند النقطة ب. يحدث هذا عند 70 درجة مئوية في مخطط الركود، الشكل 13.6.4، ويُمثَّل بالنقطة ح على خط البخار و أ.
عمليًا، مع انخفاض الحمل الحراري، واقتراب درجة حرارة البخار من درجة حرارة التحكم الثانوية عند النقطة ح، تحدث تغيرات في درجة حرارة البخار ببطء rather than the rapid step change suggested at point H in Figure 13.6.4. ستتدرج درجة حرارة البخار في الهبوط بطريقة مشابهة لما هو موضح في الشكل 13.6.5. من الصعب وغير الضروري رسم هذا الخط على مخطط الركود، بينما الشكل 13.6.4 عملي وسهل الاستخدام.
بالرجوع إلى الشكل 13.6.4، يمكن ملاحظة في هذا المثال أن درجة حرارة البخار عند أي حمل أقل من 37% هي 70 درجة مئوية. في الحقيقة، الهبوط التدريجي في درجة حرارة البخار أقرب إلى ما هو موضح في الشكل 13.6.5، لكن الفرق صغير جدًا بحيث لا يُذكر بالنسبة لاختيار وتحجيم جهاز التصريف.
المثال 13.6.1
ضغط البخار داخل مبادل حراري أنبوبي غلافي بتدفق ثانوي متغير عند الحمل الكامل هو 8 بار ضغط معياري، والضغط في خط المكثفات هو 0.5 بار ضغط معياري، ويوجد ارتفاع يبلغ 7 أمتار بعد الصمام. عند الحمل الكامل، يدخل السائل الثانوي المبادل الحراري عند 30 درجة مئوية ويغادر المبادل الحراري عند 90 درجة مئوية بمعدل تدفق 3.64 لتر/ثانية.
ما هي نسبة الحمل المئوية عند الركود، وما هو معدل التدفق الثانوي عبر المبادل الحراري عند الركود؟
درجة حرارة تشبع البخار عند 8 بار ضغط معياري هي 175 درجة مئوية. therefore درجة حرارة البخار في المبادل الحراري عند الحمل الكامل هي 175 درجة مئوية. يجب رسمها كنقطة أ في الشكل 13.6.6.
يجب رسم درجة حرارة مخرج السائل الثانوي البالغة 90 درجة مئوية كنقطة ب، بينما يجب رسم درجة حرارة مدخل السائل الثانوي البالغة 30 درجة مئوية كنقطة ج.
الارتفاع في خط المكثفات البالغ 7 م يُنشئ ضغطًا تفاضليًا يبلغ 0.7 بار، بالإضافة إلى ضغط 0.5 بار ضغط معياري في خط المكثفات. therefore، ضغط الخلفي الكلي للنظام هو 1.2 بار ضغط معياري. بما أن درجة حرارة تشبع البخار عند 1.2 بار ضغط معياري هي 123 درجة مئوية، يُرسم الخط الأفقي د هـ الذي يمثل الضغط الخلفي عند هذه درجة الحرارة في الشكل 13.6.6.
في هذا المثال نسبة الحمل المئوية (النقطة ز) تبلغ حوالي 55%. هذا يعني أن معدل التدفق للسائل الثانوي يجب أن ينخفض إلى 55% من أقصى معدل تدفق لحدوث الركود، أي 55% من 3.64 لتر/ثانية = 2 لتر/ثانية. يمكن التحقق من هذا حسابيًا باستخدام المعادلة 13.6.1.
معظم تطبيقات المبادلات الحرارية إما أن تكون بمعدل تدفق متغير أو درجة حرارة متغيرة كما هو موضح أعلاه وفي الوحدات السابقة في الكتلة 13.
ومع ذلك، قد تكون هناك أيضًا حالات يتغير فيها كل من معدل التدفق ودرجة حرارة المدخل للسائل الثانوي. في هذه الأمثلة يصعب تحديد تأثيرهما المشترك بتفسير مخطط الركود. يمكن تحليل الأنظمة كهذه بمقارنة النتائج من كلا الطريقتين الموضحتين أعلاه واستخدام أسوأ حالة.