文档介绍：第 29 卷第 1 期核动力工程 Vol. 29.
2 0 0 8 年2 月 Nuclear Power Engineering Feb. 2 0 0 8

文章编号:0258-0926(2008)01-0076-05

换热器热力学计算中平均温差计算方法

路广遥 1,王经 1,孙中宁 2

(1. 上海交通大学机械与动力工程学院,上海,200030;2. 哈尔滨工程大学动力与核能工程学院,哈尔滨,150001)

摘要:对算术平均温差和对数平均温差的计算方法进行分析。分别采用对数平均温差法(LMTD)与测壁
温法进行换热计算,分析二者计算结果的差别。通过实验进一步验证,认为在计算对流表面换热系数时,采
用两种数据处理方法所得结果不同,特别当雷诺数较小时二者差距较大,二者的差别主要来自于对数平均温
差和算术平均温差;而在紊流区,二者相差不大,可以用算术平均温差代替对数算法。在工程计算中可以采
用 LMTD 来分析紊流区内的对流换热特性。
关键词:换热器;对数平均温差;算术平均温差;测壁温
中图分类号:TK124 文献标识码:A

1 引言平均温差和热力学平均温差几乎相等[6]。孙中
换热器是工业领域中应用十分广泛的热量交宁、孙桂初等也对传热温差的计算方法进行了分
换设备,在换热器的热工计算中,常常利用传热析,通过对各种计算方法之间的误差进行比较,
方程和传热系数方程联立求解传热量、传热面积、指出了 LMTD 法的局限性和应用时需要注意的问
[7,8]
分离换热系数和污垢热阻等参数[1,2]。温差计算题。Ram 在对 LMTD 法进行分析的基础上,
经常采用对数平均温差法(LMTD)和效能-传热单提出了一种 LMTDnew 的对数平均温差近似算法,
[9]
元数法(ε-NTU),二者原理相同。不过,使用减小了计算误差。
LMTD 方法需要满足一定的前提条件;如果不满本文在已有工作的基础上,分别采用 LMTD
足这些条件,可能会导致计算误差。刘凤珍对低和测壁温两种方法,计算了逆流换热器的传热系
温工况下结霜翅片管换热器热质传递进行分析, 数,对两种方法进行比较,并在实验的基础上, 进
从能量角度出发,由换热器的对数平均温差引出一步分析了二者的不同之处。
对数平均焓差,改进了传统的基于对数平均温差
[3] 2 平均温差的计算方法
的结霜翅片管换热器传热、传质模型。Shao 和
在换热设备的热工计算中,经常用到对数平
Granryd 通过实验和理论分析认为,由于
均温差和算术平均温差。
R32/R134a 混合物温度和焓值为非线性关系,采
对数平均温差:
用 LMTD 法会造成计算误差;当混合物的组分
∆t ' −∆t ''
不同时,所计算的换热系数可能偏大,也可能偏∆t = (1)
ln ∆t '
小[4],他们认为,采用壁温法可使计算结果更精 ln
∆t ''
确。王丰利用回热度对燃气轮机内流体的对数平算术平均温差:
[5]
均温差和换热面积进行计算。Ziegler 定义了温 1
∆t = (∆t ' + ∆t '' ) (2)
度梯度、驱动平均温差、热力学平均