La media logarítmica de diferencia de temperatura

La diferencia de temperatura media logarítmica (también conocido como LMTD) se utiliza para determinar la temperatura del motor de la transferencia de calor en sistemas de flujo, especialmente en los intercambiadores de calor. LMTD es la media logarítmica de la diferencia de temperatura entre los arroyos calientes y fríos en cada extremo del intercambiador. Cuanto mayor sea el LMTD, más calor se transfiere. El uso de la LMTD directa surge del análisis de un intercambiador de calor con el constante flujo de fluidos y propiedades térmicas.
Definición
Suponemos que un intercambiador de calor de genéricos tiene dos lados (lo que llamamos "A" y "B") en la que el frío y caliente arroyos entrar o salir y, a continuación, la LMTD se define por la ecuación siguiente:

A donde ΔT es la diferencia de temperatura en el lado A, B y ΔT en la cara B.
Esta ecuación es válida tanto para el flujo paralelo, donde los flujos de entrada de un mismo lado, y de contra-corriente de flujo, donde entrará a partir de diferentes partes.
Un tercer tipo de flujo transversal de flujo, en la que un sistema, generalmente el disipador de calor, tiene la misma temperatura nominal en todos los puntos de transferencia de calor en la superficie. Esto se desprende similares matemáticas, en su dependencia de la LMTD, salvo que un factor de corrección F menudo tiene que ser incluido en la relación de transferencia de calor.
Hay veces en las cuatro temperaturas utilizadas para calcular el LMTD no están disponibles, y la NTU método puede ser preferible.

Aplicación

Una vez calculado, el LMTD suele aplicarse para el cálculo de la transferencia de calor en un intercambiador de acuerdo a la simple ecuación:

Donde Q es el intercambio de calor derecho (en vatios), U es el coeficiente de transmisión de calor (en vatios por grado Kelvin por metro cuadrado) y A es el área de intercambio. Tenga en cuenta que la estimación del coeficiente de transmisión de calor puede ser muy difícil.

Para los cuatro arreglos básicos simples indicados en la figura (9), en las ecuaciones (2) y (3) es la diferencia de temperatura media logarítmica, la cual se puede escribir como

es la diferencia de temperatura media logarítmica, la cual se puede escribir como:

Figura 9: Cuatro arreglos básicos para los cuales la diferencia de temperatura media logarítmica se puede determinar a partir de la ecuación (29): (a) Contraflujo; (b) flujo paralelo; (c) fuente con temperatura constante y receptor con incremento de temperatura; (d) temperatura constante en el receptor y fuente con temperatura en decremento.

Para el intercambiador de contraflujo, donde los fluidos fluyen en sentidos contrarios a través del intercambiador (figura (9)a)

Para el intercambiador de flujo paralelo, donde los fluidos fluyen en el mismo sentido a través del intercambiador (figura (9)b)

Para el intercambiador que tiene temperatura constante

y la temperatura del receptor se incrementa (figura (9)c)

Para el intercambiador que tiene temperatura del receptor es constante

y la temperatura fuente disminuye (figura (9)d)

Debe quedar claro que estas expresiones simples para la diferencia de temperatura media logarítmica sólo son validas para aquellos casos indicados en la figura (9) y no pueden ser empleados para otro tipo de arreglos como el caso de flujo cruzado o intercambiadores de múltiple paso.

Intercambiadores de pasos multiples

Cuando los fluidos del intercambiador intercambian calor más de una vez, se denomina intercambiador de pasos múltiple . Comúnmente el intercambiador de múltiples pasos invierte el sentido del flujo en los tubos al utilizar dobleces en forma de "U"en los extremos, es decir,el doblez en forma de "U" permite al fluido fluir de regreso e incrementar el área de transferencia del intercambiador.
Un segundo método para llevar a cabo múltiples pasos es insertar bafles o platos dentro del intercambiador.
El calculo de los intercambiadores de pasos multiples, se complica desde el punto de vista teorico, pues en ellos se dan simultáneamente situaciones de equicorriente y contracorriente.