《液化天然气装备设计技术 液化换热卷》本书主要围绕液化天然气（LNG）混合制冷剂液化工艺及贮运工艺中所涉及的主要低温装备，研究开发LNG 工艺流程中主要液化换热装备的设计计算技术，主要包括LNG 低温液化混合制冷剂多股流缠绕管式主换热装备、LNG低温液化混合制冷剂多股流板翅式换热装备、表面蒸发空冷器、开架式气化器、低温液氮洗用多股流缠绕管式换热器等设计计算技术，为LNG液化、LNG换热等关键环节中所涉及的主要设备的设计计算提供可参考样例，并推进LNG系列液化装备及系统工艺技术的标准化及国产化进程。本书不仅可供液化天然气（LNG）、化工机械、制冷及低温工程、石油化工、动力工程及工程热物理等领域的研究人员、设计人员和工程技术人员参考，还可供高等学校化工机械、能源化工、石油化工、低温与制冷工程、动力工程等专业的师生参考。
目录
第1章绪论
1．1LNG应用领域/001
1．2LNG工厂国内外发展现状/002
1．2．1国外发展及现状/002
1．2．2国内发展及现状/003
1．3LNG产业链/003
1．4LNG产业链各环节主要工艺概述/004
1．4．1LNG净化工艺/004
1．4．2LNG液化工艺/006
1．4．3LNG接收站工艺/009
1．4．4LNG加气站工艺流程/010
1．5LNG主要装备技术/011
参考文献/011
第2章LNG缠绕管式换热器设计计算
2．1LNG多股流低温缠绕管式换热器/012
2．1．1缠绕管式换热器设计计算路线/012
2．1．2MCHE型LNG液化工艺描述/013
2．1．3LNG缠绕管式换热器设计原则/020
2．2缠绕管式换热器换热工艺计算/021
2．2．1换热工艺计算主要内容/021
2．2．2缠绕管式换热器的制冷过程温熵图的绘制/030
2．2．3制冷装备通过真空层向外界辐射散热量的计算/035
2．2．4一级制冷装备传热及管束结构参数计算过程/036
2．2．5二级制冷装备传热及管束结构参数计算过程/048
2．2．6三级制冷装备传热及管束结构参数计算过程/051
2．3缠绕管式换热器结构设计计算/054
2．3．1内筒的强度设计计算/054
2．3．2换热管规格及选型/058
2．3．3管板设计/059
2．3．4法兰与垫片/059
2．3．5保温层及保温材料选择/062
2．3．6开孔补强计算/062
2．3．7中心筒的强度校核/076
2．4塔的强度设计/077
2．4．1塔壳（外筒）的强度计算/077
2．4．2塔的质量载荷计算/082
2．4．3塔的自振周期计算/084
2．4．4地震载荷和地震弯矩的计算/084
2．4．5风载荷和风弯矩计算/087
2．4．6计算各截面的最大弯矩/088
2．4．7塔壳稳定校核/090
2．4．8裙座稳定计算/091
2．4．9地脚螺栓座计算/093
2．4．10裙座与塔壳对接连接焊缝的验算/096
2．4．11设计总汇/097
2．4．12塔器设计主要符号说明/097
2．5本章小结/098
参考文献/098
第3章LNG板翅式换热器设计计算
3．1板翅式换热器简介/101
3．1．1板翅式换热器国内外发展/101
3．1．2板翅式换热器的构造及工作原理/102
3．1．3基于PFHE的LNG液化系统/102
3．1．4基于板翅式换热器的混合制冷剂制冷系统/102
3．1．5液化天然气工艺流程操作及控制/103
3．2板翅式换热器的工艺计算/103
3．2．1板翅式换热器的工艺设计过程/103
3．2．2混合制冷剂参数确定/103
3．2．3基于板翅式换热器的LNG液化流程/104
3．2．4LNG工艺计算过程/105
3．2．5板翅式换热器传热系数、传热面积计算及板束排列及压力降计算/113
3．3板翅式换热器结构设计/139
3．3．1封头设计/139
3．3．2液压试验/144
3．3．3接管确定/146
3．3．4接管补强/149
3．3．5法兰与垫片选择/158
3．3．6隔板导流片封条的选择/161
3．3．7换热器的成型安装/163
参考文献/164
第4章表面蒸发空冷器设计计算
4．1空冷技术概述/166
4．1．1国外空冷技术发展概况/167
4．1．2我国空冷技术发展概况/167
4．1．3工作原理/169
4．1．4蒸发空冷器的特点/169
4．1．5亲水膜/170
4．2空冷器的设计计算/170
4．2．1空冷器的设计计算方法和步骤/170
4．2．2详细计算/175
4．3喷淋系统的设计/198
4．3．1喷头的选用/198
4．3．2喷淋水质的要求/198
4．3．3喷淋系统/198
4．4管束结构与计算/201
4．4．1管束的布管设计/201
4．4．2管箱结构形式/201
4．4．3管束材料/202
4．4．4管束支撑梁的计算/202
4．4．5管束定距结构/208
4．4．6丝堵式焊接矩形管箱的设计计算/209
4．5构架/215
4．5．1构架的型式与参数/215
4．5．2构架载荷的计算/217
4．5．3构架材料选用的一般原则/219
4．6百叶窗/219
4．6．1叶窗的用途/219
4．6．2百叶窗的安装方式/220
4．6．3一般要求/220
4．6．4百叶窗的结构/220
4．7风机的选用/220
4．7．1风机的选型方法/220
4．7．2通风机选型的一般步骤/221
4．7．3轴流式通风机/222
4．7．4性能参数表/222
4．7．5离心式通风机/223
4．7．6风机型式及传动方式/224
4．7．7离心通风机的安装与使用/225
4．7．8通风机噪声/226
4．8空冷器的防冻设计/227
4．8．1确定防冻设计依据/227
4．8．2热损失和防冻要求/227
4．8．3计算最低的管壁温度/227
参考文献/228
第5章开架式气化器设计计算
5．1概述/230
5．1．1背景及意义/230
5．1．2开架式气化器结构和工作原理/230
5．1．3LNG组分及物性/231
5．1．4设计基本参数/231
5．2气化器换热计算/232
5．2．1气化器传热面积的确定/232
5．2．2气化器的气化能力的确定/232
5．2．3气化单位质量液化天然气所需的热量/232
5．2．4气化器的传热系数的确定/233
5．2．5开架式气化器结构尺寸的确定/247
5．3LNG开架式海水气化器设计选材/248
5．3．1气化器概述/248
5．3．2影响气化器选材的因素/249
5．3．3材料传热性能/249
5．3．4材料低温性能/249
5．3．5材料耐腐蚀性能/249
5．3．6常用材料性能比较/250
5．3．7气化器材料选择/250
5．4开架式气化器的海水分布装置/251
5．4．1海水水质的基本要求/251
5．4．2海水分布装置结构/251
5．5LNG换热管道裂纹及腐蚀/252
5．5．1工作环境及工况说明/252
5．5．2开架式气化器基本结构/253
5．5．3LNG换热管道裂纹分析/253
5．5．4传热管开裂成因及解决方案/254
5．6LNG管道腐蚀及应力计算/254
5．6．1铝合金应力腐蚀性能/254
5．6．2铝合金点蚀对应力集中系数影响/255
5．6．3点蚀数目和最深点蚀位置的影响/256
5．6．4点蚀系数对应力集中系数的影响/256
5．7法兰设计/257
5．7．1螺栓法兰连接设计内容/257
5．7．2本设计采用窄面整体法兰/257
5．7．3整体法兰计算/258
参考文献/260
第6章低温液氮洗用多股流缠绕管式换热器
6．1设计方案及流程/262
6．1．1液氮洗工序生产流程图/262
6．1．2设计工艺参数/264
6．1．3缠绕管换热器设计计算过程/264
6．2氮气及制冷剂的状态计算/265
6．2．1高压氮气冷却器的设计/265
6．2．2缠绕管换热器壳程有效面积的计算/266
6．2．3壳侧界膜换热系数的计算/270
6．2．4管侧界膜换热系数的计算/272
6．2．5传热温差计算（利用对数平均温差法计算）/276
6．2．6管侧压力损失/278
6．2．7壳侧压力损失/279
6．3一号原料气体冷却器的设计计算过程/280
6．3．1一号原料气体冷却器螺旋管的确定/280
6．3．2缠绕管换热器壳程有效面积的计算/282
6．3．3壳侧界膜热导率的计算/286
6．3．4管侧界膜热导率的计算/286
6．3．5传热温差计算/291
6．3．6管内侧压力损失/293
6．3．7壳侧压力损失/295
6．4二号原料气体冷却器的设计计算过程/296
6．4．1二号原料气体螺旋管的确定/296
6．4．2缠绕管换热器壳程有效面积的计算/297
6．4．3壳侧界膜热导率的计算/300
6．4．4管侧界膜热导率的计算/302
6．4．5传热温差计算/306
6．4．6管内侧压力损失/308
6．4．7壳侧压力损失/310
6．5换热器机构设计与强度计算/311
6．5．1内筒的强度计算/311
6．5．2外筒（塔壳）的强度计算/316
6．5．3中心筒的强度校核/320
6．5．4管板设计/322
6．5．5法兰与垫片/322
参考文献/326
致谢
附录混合制冷剂物性参数表
目录
第1章绪论
1．1LNG应用领域/001
1．2LNG工厂国内外发展现状/002
1．2．1国外发展及现状/002
1．2．2国内发展及现状/003
1．3LNG产业链/003
1．4LNG产业链各环节主要工艺概述/004
1．4．1LNG净化工艺/004
1．4．2LNG液化工艺/006
1．4．3LNG接收站工艺/009
1．4．4LNG加气站工艺流程/010
1．5LNG主要装备技术/011
参考文献/011
第2章LNG缠绕管式换热器设计计算
2．1LNG多股流低温缠绕管式换热器/012
2．1．1缠绕管式换热器设计计算路线/012
2．1．2MCHE型LNG液化工艺描述/013
2．1．3LNG缠绕管式换热器设计原则/020
2．2缠绕管式换热器换热工艺计算/021
2．2．1换热工艺计算主要内容/021
2．2．2缠绕管式换热器的制冷过程温熵图的绘制/030
2．2．3制冷装备通过真空层向外界辐射散热量的计算/035
2．2．4一级制冷装备传热及管束结构参数计算过程/036
2．2．5二级制冷装备传热及管束结构参数计算过程/048
2．2．6三级制冷装备传热及管束结构参数计算过程/051
2．3缠绕管式换热器结构设计计算/054
2．3．1内筒的强度设计计算/054
2．3．2换热管规格及选型/058
2．3．3管板设计/059
2．3．4法兰与垫片/059
2．3．5保温层及保温材料选择/062
2．3．6开孔补强计算/062
2．3．7中心筒的强度校核/076
2．4塔的强度设计/077
2．4．1塔壳（外筒）的强度计算/077
2．4．2塔的质量载荷计算/082
2．4．3塔的自振周期计算/084
2．4．4地震载荷和地震弯矩的计算/084
2．4．5风载荷和风弯矩计算/087
2．4．6计算各截面的最大弯矩/088
2．4．7塔壳稳定校核/090
2．4．8裙座稳定计算/091
2．4．9地脚螺栓座计算/093
2．4．10裙座与塔壳对接连接焊缝的验算/096
2．4．11设计总汇/097
2．4．12塔器设计主要符号说明/097
2．5本章小结/098
参考文献/098
第3章LNG板翅式换热器设计计算
3．1板翅式换热器简介/101
3．1．1板翅式换热器国内外发展/101
3．1．2板翅式换热器的构造及工作原理/102
3．1．3基于PFHE的LNG液化系统/102
3．1．4基于板翅式换热器的混合制冷剂制冷系统/102
3．1．5液化天然气工艺流程操作及控制/103
3．2板翅式换热器的工艺计算/103
3．2．1板翅式换热器的工艺设计过程/103
3．2．2混合制冷剂参数确定/103
3．2．3基于板翅式换热器的LNG液化流程/104
3．2．4LNG工艺计算过程/105
3．2．5板翅式换热器传热系数、传热面积计算及板束排列及压力降计算/113
3．3板翅式换热器结构设计/139
3．3．1封头设计/139
3．3．2液压试验/144
3．3．3接管确定/146
3．3．4接管补强/149
3．3．5法兰与垫片选择/158
3．3．6隔板导流片封条的选择/161
3．3．7换热器的成型安装/163
参考文献/164
第4章表面蒸发空冷器设计计算
4．1空冷技术概述/166
4．1．1国外空冷技术发展概况/167
4．1．2我国空冷技术发展概况/167
4．1．3工作原理/169
4．1．4蒸发空冷器的特点/169
4．1．5亲水膜/170
4．2空冷器的设计计算/170
4．2．1空冷器的设计计算方法和步骤/170
4．2．2详细计算/175
4．3喷淋系统的设计/198
4．3．1喷头的选用/198
4．3．2喷淋水质的要求/198
4．3．3喷淋系统/198
4．4管束结构与计算/201
4．4．1管束的布管设计/201
4．4．2管箱结构形式/201
4．4．3管束材料/202
4．4．4管束支撑梁的计算/202
4．4．5管束定距结构/208
4．4．6丝堵式焊接矩形管箱的设计计算/209
4．5构架/215
4．5．1构架的型式与参数/215
4．5．2构架载荷的计算/217
4．5．3构架材料选用的一般原则/219
4．6百叶窗/219
4．6．1叶窗的用途/219
4．6．2百叶窗的安装方式/220
4．6．3一般要求/220
4．6．4百叶窗的结构/220
4．7风机的选用/220
4．7．1风机的选型方法/220
4．7．2通风机选型的一般步骤/221
4．7．3轴流式通风机/222
4．7．4性能参数表/222
4．7．5离心式通风机/223
4．7．6风机型式及传动方式/224
4．7．7离心通风机的安装与使用/225
4．7．8通风机噪声/226
4．8空冷器的防冻设计/227
4．8．1确定防冻设计依据/227
4．8．2热损失和防冻要求/227
4．8．3计算最低的管壁温度/227
参考文献/228
第5章开架式气化器设计计算
5．1概述/230
5．1．1背景及意义/230
5．1．2开架式气化器结构和工作原理/230
5．1．3LNG组分及物性/231
5．1．4设计基本参数/231
5．2气化器换热计算/232
5．2．1气化器传热面积的确定/232
5．2．2气化器的气化能力的确定/232
5．2．3气化单位质量液化天然气所需的热量/232
5．2．4气化器的传热系数的确定/233
5．2．5开架式气化器结构尺寸的确定/247
5．3LNG开架式海水气化器设计选材/248
5．3．1气化器概述/248
5．3．2影响气化器选材的因素/249
5．3．3材料传热性能/249
5．3．4材料低温性能/249
5．3．5材料耐腐蚀性能/249
5．3．6常用材料性能比较/250
5．3．7气化器材料选择/250
5．4开架式气化器的海水分布装置/251
5．4．1海水水质的基本要求/251
5．4．2海水分布装置结构/251
5．5LNG换热管道裂纹及腐蚀/252
5．5．1工作环境及工况说明/252
5．5．2开架式气化器基本结构/253
5．5．3LNG换热管道裂纹分析/253
5．5．4传热管开裂成因及解决方案/254
5．6LNG管道腐蚀及应力计算/254
5．6．1铝合金应力腐蚀性能/254
5．6．2铝合金点蚀对应力集中系数影响/255
5．6．3点蚀数目和最深点蚀位置的影响/256
5．6．4点蚀系数对应力集中系数的影响/256
5．7法兰设计/257
5．7．1螺栓法兰连接设计内容/257
5．7．2本设计采用窄面整体法兰/257
5．7．3整体法兰计算/258
参考文献/260
第6章低温液氮洗用多股流缠绕管式换热器
6．1设计方案及流程/262
6．1．1液氮洗工序生产流程图/262
6．1．2设计工艺参数/264
6．1．3缠绕管换热器设计计算过程/264
6．2氮气及制冷剂的状态计算/265
6．2．1高压氮气冷却器的设计/265
6．2．2缠绕管换热器壳程有效面积的计算/266
6．2．3壳侧界膜换热系数的计算/270
6．2．4管侧界膜换热系数的计算/272
6．2．5传热温差计算（利用对数平均温差法计算）/276
6．2．6管侧压力损失/278
6．2．7壳侧压力损失/279
6．3一号原料气体冷却器的设计计算过程/280
6．3．1一号原料气体冷却器螺旋管的确定/280
6．3．2缠绕管换热器壳程有效面积的计算/282
6．3．3壳侧界膜热导率的计算/286
6．3．4管侧界膜热导率的计算/286
6．3．5传热温差计算/291
6．3．6管内侧压力损失/293
6．3．7壳侧压力损失/295
6．4二号原料气体冷却器的设计计算过程/296
6．4．1二号原料气体螺旋管的确定/296
6．4．2缠绕管换热器壳程有效面积的计算/297
6．4．3壳侧界膜热导率的计算/300
6．4．4管侧界膜热导率的计算/302
6．4．5传热温差计算/306
6．4．6管内侧压力损失/308
6．4．7壳侧压力损失/310
6．5换热器机构设计与强度计算/311
6．5．1内筒的强度计算/311
6．5．2外筒（塔壳）的强度计算/316
6．5．3中心筒的强度校核/320
6．5．4管板设计/322
6．5．5法兰与垫片/322
参考文献/326
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附录混合制冷剂物性参数表
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