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对数平均温差 LMTD:顺流与逆流的真实温差

Aug 13, 2026 3 views ~3 min read 技术知识
换热器两端温差不同,不能用算术平均。LMTD 用两端温差的对数平均给出真实驱动力。逆流布置的 LMTD 大于顺流,能用更小面积传同样热量,所以高效换热器几乎都采用逆流。

一、两端温差不一样,怎么平均

换热器里热流体降温、冷流体升温,沿程每一点的温差都在变。入口端温差大、出口端小。若直接用 (ΔT进+ΔT出)/2 会高估驱动力,正确做法是对数平均温差

ΔTm = (ΔT大 − ΔT小) / ln(ΔT大 / ΔT小)

两端温差分别为 ΔT1、ΔT2 时取较大者为 ΔT大。它比算术平均小,是传热方程的真实“平均推动力”。

二、逆流 vs 顺流

同样的热冷流体进出温度,逆流布置的 LMTD 更大

  • 顺流:冷热流体同向往,出口端两者温度被迫接近,ΔT小趋近 0,LMTD 小,且冷端永远达不到热端温度;
  • 逆流:冷流体出口正对热流体进口,温差分布更均匀,LMTD 大,冷端可被加热到接近热端进口温度。

结论:传同样热量 Q,逆流所需面积 A = Q/(K·ΔTm) 更小。所以板式和绝大多数高效气-气换热器都做成逆流或交叉逆流。

三、极限情况:一侧相变

当一侧是冷凝或蒸发(温度基本不变,如蒸汽放热),温差沿程恒定,LMTD 退化为常数,此时顺逆流差别不大。这类“等温一侧”在余热锅炉、冷凝器里常见。

四、设计注意点

  • 计算 LMTD 前先确定流向,混流要乘修正系数 F(<1);
  • 若 ΔT小太小,说明两端快“追平”了,要么加面积要么改逆流;
  • 投标方案里若只写“平均温差 50℃”却没说 LMTD 还是算术,要警惕虚高。

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Keywords: 对数平均温差 LMTD 逆流 顺流 平均温差 换热效率
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