
【化】 mean temperature difference
平均温差(Mean Temperature Difference)是热力学与传热学中用于量化两种流体之间热量传递效率的核心参数。其英文全称在工程文献中常缩写为MTD,定义为热交换过程中冷热流体温度差异的加权平均值,反映系统传热推动力的持续性特征。
在工业应用中,对数平均温差(Logarithmic Mean Temperature Difference, LMTD)的计算公式具有重要地位: $$ ΔT_{lm} = frac{ΔT_1 - ΔT_2}{ln(ΔT_1/ΔT_2)} $$ 其中ΔT₁和ΔT₂分别代表换热器两端的温度差。该公式被收录于《传热学基础》(Fundamentals of Heat Transfer)等权威教材,适用于逆流、顺流等多种换热工况。
中国国家标准GB/T 151-2014《热交换器》明确要求采用LMTD法进行换热器设计验证。美国机械工程师学会(ASME)在Boiler and Pressure Vessel Code第IV卷中也规范了相关计算流程。实际工程应用中,该参数直接影响换热器的传热面积计算与能耗评估,是石油化工、电力系统等领域设备选型的关键依据。
平均温差是描述两个物体或同一物体在不同时间、位置之间温度差异的平均值,主要用于热力学分析和工程计算。根据平均方法的不同,主要分为算术平均温差和对数平均温差两类,以下是详细解释:
定义:通过直接计算温度差的算术平均值得到,适用于温差变化较小或线性变化的场景。
公式:
$$
Delta T_{text{算术}} = frac{Delta T_1 + Delta T_2}{2}
$$
示例:若某地白天最高温为18℃,夜间最低温为-2℃,则昼夜算术平均温差为 $frac{18 - (-2)}{2} = 10℃$。
应用:常用于气候分析(如昼夜温差)或简单热交换场景。
定义:基于温度变化对数的平均值,适用于温差变化较大或非线性的场景,尤其在换热器设计中广泛应用。
公式:
$$
Delta T_{text{对数}} = frac{Delta T_1 - Delta T_2}{lnleft(frac{Delta T_1}{Delta T_2}right)}
$$
其中,$Delta T_1$ 和 $Delta T_2$ 分别代表热端和冷端的温差。
物理意义:反映温度变化的强度和频率。对数平均温差越大,传热效率越高。
应用:
如需进一步了解公式推导或具体案例,可参考热力学教材或工程手册。
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