在《传热学》教材中，在以下几个假定的基础上，对顺、逆流热交换器的传热温差进行分析时，作过这样几个假定：①两种流体的质量流量和比热在整个传热面上保持定值；②传热系数在整个传热面上不变；③热交换器没有热损失；④沿管子的轴向导热可以忽略；⑤同一种流体从进口到出口的流动过程中，不能既有相变又有单相对流换热。
分析结果表明，传热温差沿传热面是按下面所示的指数规律变化的：
当Fx=F时，Δtx=Δt″，故
以上公式中，Δt′、Δtx、Δt″分别为流体在传热面的始端（F=0）、中间某断面（F=Fx）、终端（F=F）等处的温差，μ为常数，其值为
此处“+”号用于顺流，“-”号用于逆流。
由上式可见，在顺流时，不论W1、W2值的大小如何，总有μ＞0，因而在热流体从进口到出口的方向上，两流体间的温差Δt总是不断降低，如图1.2所示。而对于逆流，沿着热流体进口到出口的方向上，当W1＜W2时，μ＞0，Δt不断降低；当W1＞W2时，μ＜0，Δt不断升高，如图1.3所示。
图1.2 顺流热交换器中流体温度的变化(www.xing528.com)
图1.3 逆流热交换器中流体温度的变化
按照式（1.9）所示的温差变化关系，在《传热学》中已推导出对于顺流、逆流热交换器均可适用的平均温差计算公式为
由于其中包含了对数项，常称这种平均温差为对数平均温差，以Δtlm或LMTD表示。如不分传热面的始端和终端，而用Δtmax代表Δt″和Δt′中之大者，以Δtmin代表两者中之小者，则对数平均温差可统一写成
如果流体的温度沿传热面变化不太大，例如当
时，可用算术平均的方法计算平均温差（称算术平均温差），即
算术平均温差恒高于对数平均温差，与式（1.11）给出的对数平均温差相比较，其误差在±4%范围之内，这是工程计算中所允许的。而当Δtmax/Δtmin≤1.7时，误差可不超过±2.3%。
对于图1.1（b）和图1.1（c）所示的热交换器，由于其中有一种流体在相变的情况下进行传热，它的温度沿传热面不变，因此无顺流、逆流之别，Δtmax恒在无相变流体的进口处，而Δtmin恒在无相变流体的出口处。对于图1.1（f）和图1.1（g）所示的热交换器，由于都有一种流体既有相变又有单相对流换热，因此应该分段计算平均温差。对于图1.1（h）所示的热交换器，由于其热交换过程不同于一般，与我们在前面所作的假定不符，也不能按指数规律计算平均温差。
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