☎ 8 800 302-58-17Рассчитать

LMTD — среднелогарифмический температурный напор

LMTD — среднелогарифмический температурный напор, то есть усреднённая движущая сила теплопередачи в теплообменнике. Калькулятор считает его по температурам потоков и схеме движения.

Температура горячего потока перед теплообменником из проекта или замера, °C; в системах отопления обычно 70–150 °C.
Температура горячего потока после теплообменника из проекта или замера, °C; обычно на 5–40 °C ниже входной.
Температура холодного потока перед теплообменником из проекта или замера, °C; для воды часто 5–60 °C.
Температура холодного потока после теплообменника из проекта или замера, °C; обычно на 5–50 °C выше входной.
РЕЗУЛЬТАТ
—
Введите исходные данные
МЕТОДИКА
ΔTср.лог = (ΔT₁ − ΔT₂) / ln(ΔT₁/ΔT₂)
Введите исходные данные
  • Температурные напоры ΔT₁ и ΔT₂ должны быть положительными.
  • При ΔT₁ = ΔT₂ применяется предельное значение ΔTср.лог = ΔT.
  • Расчёт не учитывает поправочный коэффициент схемы движения и сопротивления теплообменника.

Применение

LMTD связывает температуры на входе и выходе с мощностью и площадью теплообмена. Без него нельзя корректно оусловияить поверхность аппарата по формуле Q = K·A·ΔT.
  • расчёт площади теплообменника
  • проверка режима пластинчатого или кожухотрубного аппарата
  • сравнение противотока и прямотока
Эта цифра показывает средний температурный напор, за счёт которого горячая вода нагревает холодную:

одинаковая разность на одном конце и на другом даёт один результат, а меняющаяся — требует логарифмического усреднения.

Методика и ограничения

Среднелогарифмический температурный напор применяют, потому что разность температур между горячим и холодным потоками меняется вдоль теплообменника. Простое среднее арифметическое корректно только в специальных симметричных случаях и может дать заметную ошибку. лог = (ΔT₁ − ΔT₂)/ln(ΔT₁/ΔT₂). Когда разности становятся равными, выражение имеет предел, равный этой общей разности; численно калькулятор должен обрабатывать такой случай отдельно. Сначала определяют направление потоков.

В противотоке горячий вход сопоставляют с холодным выходом, а горячий выход — с холодным входом. В прямотоке на одном конце находятся оба входа, а на другом — оба выхода. Для физически корректного расчёта обе концевые разности должны быть положительными. Отрицательная разность обычно означает ошибку исходных данных, пересечение температур или невозможность заданного режима без фазового перехода и дополнительной проверки. LMTD — не тепловая мощность и не коэффициент теплопередачи.

Площадь находят из A = Q/(K·F·LMTD), где K характеризует суммарные сопротивления теплоотдачи, стенки и загрязнения, а F корректирует реальную схему относительно идеального противотока. Если аппарат многопроходный или перекрёстный, одного LMTD недостаточно: нужен поправочный фактор или другой метод расчёта. Температуры должны относиться к устойчивому режиму и одной границе аппарата. Датчики в удалённых точках трубопровода могут включать потери или подмешивание и исказить напор. При конденсации или кипении температура одной среды может быть близка к постоянной, но давление, перегрев, переохлаждение и зоны однофазного теплообмена всё равно проверяют.

При значительном изменении теплоёмкостных расходов температурный профиль может быть нелинейным, но LMTD остаётся удобным методом при постоянных свойствах и установившемся режиме. Если свойства сильно меняются, есть кипение, конденсация или несколько зон, аппарат делят на участки либо применяют ε–NTU. Температурный напор не должен компенсировать ошибку в тепловом балансе: сначала согласуют расходы и мощности, затем выбирают метод среднего напора и поправку схемы. При малом напоре особенно важна точность датчиков: небольшая ошибка температуры существенно меняет итоговую площадь.

Пример

Задача: Противоток: горячая среда 120/80 °C, холодная 20/60 °C.

ΔT₁ = 120−60 = 60 K, ΔT₂ = 80−20 = 60 K.
Поэтому LMTD = 60 K, без деления на ноль в предельном выражении.

Задача: Противоток: горячая среда 95/70 °C, холодная 20/60 °C.

ΔT₁ = 35 K, ΔT₂ = 50 K.
LMTD = (50−35)/ln(50/35) ≈ 42,0 K.
Это значение затем используют вместе с K, площадью и поправкой схемы.

Нормативные ориентиры

  • СП 60.13330.2020 — отопление, вентиляция и кондиционирование; расчётные параметры теплопередающих аппаратов в системах.
  • СП 41-101-95 — проектирование тепловых пунктов; тепловые схемы и подбор теплообменного оборудования ИТП.

Вопросы и ответы

Почему нельзя взять обычное среднее температур?

Разность температур меняется вдоль аппарата, а локальная теплопередача зависит именно от этой разности. Логарифмическое среднее учитывает распределение движущей силы и совпадает с точным интегральным балансом при принятых допущениях.

Арифметическое среднее допустимо только как грубая оусловияка или в особом симметричном режиме.

Что делать, если одна концевая разность отрицательная?

Сначала проверяют направления потоков, единицы и датчики. Отрицательная разность часто означает физически невозможный режим для выбранной схемы.

Если есть фазовый переход, смешение или многопроходность, нужна специальная методика, а не механическая подстановка отрицательного числа. Перед окончательным решением сверяйте этот вывод со схемой, паспортом оборудования, действующей методикой, измерениями и фактическим режимом эксплуатации на объекте.

LMTD зависит от расхода?

Напрямую в формуле расхода нет, но расход влияет на выходные температуры и тем самым меняет LMTD. Кроме того, он изменяет коэффициент теплоотдачи K.

Поэтому нельзя переносить LMTD из одного режима в другой без пересчёта температур и свойств. Перед окончательным решением сверяйте этот вывод со схемой, паспортом оборудования, действующей методикой, измерениями и фактическим режимом эксплуатации на объекте.

Нужен ли поправочный коэффициент к LMTD?

Для чистого противотока отдельная поправка обычно не требуется. Для многопроходных, перекрёстных и смешанных схем применяют F или расчётную методику изготовителя.

Его нельзя вводить дважды — одновременно менять LMTD и дополнительно корректировать тот же эффект без основания. Перед окончательным решением сверяйте этот вывод со схемой, паспортом оборудования, действующей методикой, измерениями и фактическим режимом эксплуатации на объекте.