换热面积计算：LMTD法详解与实例
换热面积A的基本计算公式：
Q = K × A × ΔTm
即：A = Q / (K × ΔTm)
其中：Q为热负荷(W)，K为总传热系数(W/㎡·℃)，ΔTm为对数平均温差(℃)。
一、总传热系数K的经验值
| 换热器类型与介质 | K值范围（W/㎡·℃） |
|---|---|
| 板式换热器（水-水） | 3000 ~ 6000 |
| 管壳式（水-水） | 800 ~ 1500 |
| 管壳式（蒸汽-水） | 2000 ~ 4000 |
| 气-气（翅片管式） | 30 ~ 80 |
| 烟气-水（带积垢） | 40 ~ 80 |
二、对数平均温差ΔTm的计算
逆流布置时：
ΔTm = (ΔT₁ - ΔT₂) / ln(ΔT₁/ΔT₂)
其中：ΔT₁ = 热流体进口温度 - 冷流体出口温度；ΔT₂ = 热流体出口温度 - 冷流体进口温度。
三、计算实例
已知条件：将5 kg/s的水从20℃加热至60℃，热源为0.3 MPa饱和蒸汽（133℃），采用板式换热器。
求解过程：
① 热负荷：Q = 5 × 4.18 × (60-20) = 836 kW
② 对数平均温差（逆流）：ΔT₁ = 133-60 = 73℃；ΔT₂ = 133-20 = 113℃；ΔTm = (113-73)/ln(113/73) = 40/ln(1.548) = 40/0.437 ≈ 91.5℃
③ 选取K = 3000 W/㎡·℃（蒸汽-水板式换热器）
④ 计算换热面积：A = 836000 / (3000 × 91.5) ≈ 3.05 ㎡
⑤ 设计余量15%：A设计 = 3.05 × 1.15 ≈ 3.5 ㎡
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