Como un equipo clave para la transformación y utilización de energía, el núcleo del diseño del intercambiador de calor radica en mejorar el coeficiente de transferencia de calor y reducir el consumo de energía en el proceso de intercambio térmico. Basándose en la teoría de producción de entropía de la segunda ley de la termodinámica, se analizó el mecanismo de las pérdidas irreversibles de transferencia de calor y resistencia al flujo en un intercambiador de haces tubulares. Se estableció un modelo de análisis local de producción de entropía que incluye producción promedio de entropía, producción de entropía turbulenta, producción de entropía por transferencia de calor y producción de entropía en la superficie de la pared. El estudio obtuvo las características de flujo y transferencia de calor de las disposiciones de haces tubulares en fila y cruzadas, así como las leyes de distribución de cada producción de entropía, y se investigó cuantitativamente el impacto de la estructura de disposición de los haces sobre la irreversibilidad del flujo y transferencia de calor. Los resultados muestran que la producción de entropía turbulenta y la producción de entropía por transferencia de calor son las principales componentes de la producción total de entropía del intercambiador de calor, distribuyéndose principalmente en la zona cercana a la pared y en la región del flujo separado en la estela; la producción promedio de entropía, la producción de entropía turbulenta y la producción de entropía en la pared aumentan gradualmente con el aumento de la velocidad del gas, mientras que la producción de entropía por transferencia de calor disminuye gradualmente. Bajo diferentes disposiciones de haces tubulares, existe una velocidad de flujo óptima correspondiente que puede minimizar la producción total de entropía del proceso de flujo y transferencia de calor. A bajas velocidades de flujo de fase gaseosa, la disposición cruzada es beneficiosa para reducir la producción total de entropía del sistema, lo que reduce las pérdidas irreversibles del sistema; mientras que a altas velocidades, se recomienda usar la disposición en fila.

intercambiador de haces tubulares; análisis de producción de entropía; disposición en fila; disposición cruzada