Putere termică Q̇
Puterea termică din Q̇ = FUAΔTₗₘ.
Inginerie termică · Transfer termic · conducție
Calculator schimbător de căldură LMTD — putere, suprafață și U
Calculați diferența medie logaritmică de temperatură din cele patru temperaturi terminale, aplicați factorul de corecție F și determinați Q̇, A sau U.
Creat la v1.0
De Thibaut Grzelak, Inginer de calcul mecanic
02
ΔTₗₘRezultate
Suprafață de transfer termic A
Suprafața de transfer termic necesară sau introdusă.
Coeficient global de transfer termic U
W/(m²·K)
Coeficientul global necesar sau introdus.
LMTD ΔTₗₘ
K
Diferența medie logaritmică de temperatură calculată din cele două diferențe terminale.
LMTD corectată FΔTₗₘ
K
LMTD înmulțită cu factorul de corecție explicit F.
Diferență terminală ΔT₁
K
Prima diferență terminală de temperatură pentru configurația selectată.
Diferență terminală ΔT₂
K
A doua diferență terminală de temperatură pentru configurația selectată.
Regim staționar cu temperaturi terminale ale fluidelor cunoscute. Curentul cald se răcește, iar curentul rece se încălzește; ambele diferențe terminale trebuie să rămână pozitive.
01Formule și simboluri
Formule utilizate
↔
ΔT₁ = Tₕ,in − T𝒸,out ; ΔT₂ = Tₕ,out − T𝒸,inContracurent→→
ΔT₁ = Tₕ,in − T𝒸,in ; ΔT₂ = Tₕ,out − T𝒸,outEchicurentΔTₗₘ
(ΔT₁ − ΔT₂) / ln(ΔT₁/ΔT₂)LMTD ΔTₗₘFΔTₗₘ
F · ΔTₗₘLMTD corectată FΔTₗₘQ̇
F · U · A · ΔTₗₘPutere termică Q̇A
Q̇ / (F · U · ΔTₗₘ)Suprafață de transfer termic AU
Q̇ / (F · A · ΔTₗₘ)Coeficient global de transfer termic U02Ipoteze și limite
Domeniu de valabilitate
- Regim staționar cu temperaturi terminale ale fluidelor cunoscute.
- Curentul cald se răcește, iar curentul rece se încălzește; ambele diferențe terminale trebuie să rămână pozitive.
- Coeficientul global U este considerat constant pe întreaga suprafață de schimb.
- Pierderile către mediu, acumularea de energie și variația proprietăților nu sunt modelate.
- F este o intrare inginerească explicită între 0 și 1; calculatorul nu deduce F din geometria multipas.
- Schimbarea de fază, analiza ε-NTU, debitele masice, capacitățile termice și pierderea de presiune sunt în afara domeniului.
03Exemplu de validare
Caz numeric de referință
- Referință contracurent: Tₕ,in = 120 °C, Tₕ,out = 80 °C, T𝒸,in = 20 °C și T𝒸,out = 60 °C.
- ΔT₁ = 60 K și ΔT₂ = 60 K; limita analitică dă ΔTₗₘ = 60 K.
- Cu F = 1, U = 500 W/(m²·K) și A = 10 m², Q̇ = 300 kW.
- Modurile inverse redau A = 10 m² și U = 500 W/(m²·K).
04Referințe
Referințe tehnice
- Incropera et al. — Fundamentals of Heat and Mass Transfer: logarithmic mean temperature difference method.
- Kern — Process Heat Transfer: LMTD heat-exchanger sizing.
- NIST Special Publication 811 — SI units and temperature intervals.