LMTD計算機

高温流体と低温流体が熱交換器を通る間、両者の温度差は連続的に変化します。単純な算術平均では、この変化する伝熱の駆動力を正確に表せません。対数平均温度差、略してLMTDは、同じ伝熱面積で同じ伝熱量を生む等価な一定温度差です。設計では熱負荷＝総括伝熱係数×面積×LMTDの関係を使い、複雑な配置では補正係数を加えることが一般的です。 両端の温度差は流れの向きで決まります。向流では一端で高温側入口と低温側出口、他端で高温側出口と低温側入口を組み合わせます。並流では両流体が同じ端から入るため、入口同士と出口同士を対応させます。二つの正の端部温度差を求め、その差を比の自然対数で割ります。両者が等しい場合、対数式はその共通値に近づくため、計算機は数学的に正確な極限値を使います。 向流は通常、より均一な駆動力を保ち、並流より小さいアプローチ温度差を実現できます。同じ入口出口温度ならLMTDが大きくなることが多く、所定の熱負荷に必要な面積を減らせます。実際の多パス式シェルアンドチューブや直交流の熱交換器は、どちらの理想配置にも完全には一致しません。設計では通常、向流LMTDに、標準的な図表、式、熱設計ソフトから得た補正係数を掛けます。 LMTDは温度差に依存するため、四つの温度はすべて摂氏で入力できます。ケルビンの温度差も数値は同じなので、摂氏の結果は同じ数値のケルビン差を表します。華氏の差をSI単位の伝熱係数と組み合わせる際は換算が必要です。選択した配置に対して温度の順序が物理的に妥当でなければなりません。端部温度差がゼロまたは負なら、温度交差、測定の不整合、ラベルの逆転、または専門的解析が必要な場合を示します。 予備的な寸法設計、性能確認、授業の課題、入口出口温度の明確な検討に利用できます。正確な設計には熱負荷、流体物性、汚れ抵抗、相変化、圧力損失、総括係数、補正係数、不確実性への余裕も必要です。設計値と測定値を混ぜず、対象運転条件の温度を確認してください。最終的な機器選定と安全審査は、適用規格、プロセス要件、適切な専門技術に従って行う必要があります。