¿Qué es la diferencia de temperatura media logarítmica? – LMTD – Definición

Los ingenieros a menudo usan una diferencia de temperatura media logarítmica (LMTD), que se usa para determinar la fuerza impulsora de la temperatura para la transferencia de calor en los intercambiadores de calor. Ingenieria termal

Diferencia de temperatura media logarítmica – LMTD

Para resolver ciertos problemas del intercambiador de calor, los ingenieros a menudo usan una diferencia de temperatura media logarítmica (LMTD) , que se utiliza para determinar la fuerza impulsora de la temperatura para la transferencia de calor en los intercambiadores de calor. LMTD se introduce debido al hecho de que el cambio de temperatura que tiene lugar a través del intercambiador de calor desde la entrada hasta la salida no es lineal .

La transferencia de calor a través de la pared del intercambiador de calor en una ubicación dada viene dada por la siguiente ecuación:

coeficiente global de transferencia de calor - ecuación

diferencia de temperatura media logarítmica - ejemploAquí el valor del coeficiente global de transferencia de calor se puede suponer como una constante. Por otro lado, la diferencia de temperatura varía continuamente con la ubicación (especialmente en la disposición de contraflujo). Para determinar el flujo de calor total, el flujo de calor debe resumirse utilizando áreas elementales y la diferencia de temperatura en el lugar o, de manera más conveniente, los ingenieros pueden promediar el valor de la diferencia de temperatura. La ecuación del intercambiador de calor se puede resolver mucho más fácilmente si pudiéramos definir una “Diferencia de temperatura media” (MTD) . De la figura se puede ver que la diferencia de temperatura varía a lo largo del flujo y que el promedio aritmético puede no ser el promedio real, por lo tanto, los ingenieros usan la diferencia de temperatura media logarítmica. Los “La diferencia de temperatura media logarítmica ” (LMTD) es un promedio logarítmico de la diferencia de temperatura entre las alimentaciones de calor y frío en cada extremo del intercambiador de calor. Cuanto más grande es el LMTD, más calor se transfiere. De la figura se puede ver que la diferencia de temperatura varía a lo largo del flujo y que el promedio aritmético puede no ser el promedio real.

Para el intercambiador de calor que tiene dos extremos (que llamamos “A” y “B”) en los que las corrientes de calor y frío entran o salen a ambos lados, el LMTD se define como:

diferencia de temperatura media logarítmica - definición

La transferencia de calor viene dada por:

LMTD - ecuación de transferencia de calor

Esto es válido tanto para la disposición de flujo paralelo, donde las corrientes entran desde el mismo extremo, como para la disposición de contraflujo, donde ingresan desde diferentes extremos.

En un flujo cruzado, en el que un sistema, generalmente el disipador de calor, tiene la misma temperatura nominal en todos los puntos de la superficie de transferencia de calor, existe una relación similar entre el calor intercambiado y el LMTD, pero con un factor de corrección. También se requiere un factor de corrección para otras geometrías más complejas, como un intercambiador de carcasa y tubo con deflectores.

LMTD – Condensadores y calderas

Generador de vapor - intercambiador de calor de contraflujo
Gradientes de temperatura en el generador de vapor PWR típico.

Los generadores y condensadores de vapor también son ejemplos de componentes encontrados en instalaciones nucleares donde se necesita el concepto de LMTD para abordar ciertos problemas. Cuando el agua subenfriada ingresa al generador de vapor, debe calentarse hasta su punto de ebullición y luego debe evaporarse. Debido a que la evaporación tiene lugar a temperatura constante, no se puede usar un solo LMTD. En este caso, el intercambiador de calor debe tratarse como una combinación de dos o tres intercambiadores de calor (cuando se produce sobrecalentamiento).

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