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第1章 绪论1

1.1 LNG应用领域1

1.2 LNG工厂国内外发展现状2

1.2.1 国外发展及现状2

1.2.2 国内发展及现状3

1.3 LNG产业链3

1.4 LNG产业链各环节主要工艺概述4

1.4.1 LNG净化工艺4

1.4.2 LNG液化工艺6

1.4.3 LNG接收站工艺9

1.4.4 LNG加气站工艺流程10

1.5 LNG主要装备技术11

参考文献11

第2章 LNG缠绕管式换热器设计计算12

2.1 LNG多股流低温缠绕管式换热器12

2.1.1 缠绕管式换热器设计计算路线12

2.1.2 MCHE型LNG液化工艺描述13

2.1.3 LNG缠绕管式换热器设计原则20

2.2 缠绕管式换热器换热工艺计算21

2.2.1 换热工艺计算主要内容21

2.2.2 缠绕管式换热器的制冷过程温熵图的绘制30

2.2.3 制冷装备通过真空层向外界辐射散热量的计算35

2.2.4 一级制冷装备传热及管束结构参数计算过程36

2.2.5 二级制冷装备传热及管束结构参数计算过程48

2.2.6 三级制冷装备传热及管束结构参数计算过程51

2.3 缠绕管式换热器结构设计计算54

2.3.1 内筒的强度设计计算54

2.3.2 换热管规格及选型58

2.3.3 管板设计59

2.3.4 法兰与垫片59

2.3.5 保温层及保温材料选择62

2.3.6 开孔补强计算62

2.3.7 中心筒的强度校核76

2.4 塔的强度设计77

2.4.1 塔壳（外筒）的强度计算77

2.4.2 塔的质量载荷计算82

2.4.3 塔的自振周期计算84

2.4.4 地震载荷和地震弯矩的计算84

2.4.5 风载荷和风弯矩计算87

2.4.6 计算各截面的最大弯矩88

2.4.7 塔壳稳定校核90

2.4.8 裙座稳定计算91

2.4.9 地脚螺栓座计算93

2.4.10 裙座与塔壳对接连接焊缝的验算96

2.4.11 设计总汇97

2.4.12 塔器设计主要符号说明97

2.5 本章小结98

参考文献98

第3章 LNG板翅式换热器设计计算101

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

3.2.4 LNG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166

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230

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

5.1.3 LNG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

5.3 LNG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

5.5 LNG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

5.5.3 LNG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

5.6 LNG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262

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