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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