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。

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 2100433B

本书主要讲述液化天然气（LNG）及天然气领域内12类通用换热装备的设计计算方法。主要涵盖不同类型换热器的换热工艺计算过程及结构设计过程，包括LNG气化器、板翅式换热器、螺旋折流板式换热器、空气冷却器、板式换热器、浮头式换热器、螺旋板式换热器、U形管式换热器、板壳式换热器、燃烧式气化器、缠绕管式换热器、蒸发式冷凝器12个类别，内含低温换热基础研究与产品设计计算过程。涉及产品可应用于液化天然气、天然气、石油化工、煤化工、空气液化与分离、制冷及低温工程等领域。

本书不仅可供从事天然气、液化天然气、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领域内的研究人员、设计人员、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。

《液化天然气（LNG）工艺与工程》是液化天然气领域的专业技术书籍，在介绍天然气和液化天然气基本性质的基础上，对天然气处理、天然气液化、液化天然气接收、天然气输配、液化天然气利用以及液化天然气安全技术进行了详细阐述。

《液化天然气（LNG）工艺与工程》专注于液化天然气工艺与工程技术，可以作为从事液化天然气产业、石油天然气工程、油气储运、城市燃气等专业的科研、设计、建设和生产运行人员阅读参考，也可作为石油院校相关专业的辅助教材。

自从国内引进液化天然气接收站以来，由于其具有低温、高压、易燃易爆等特点，现有的化工操作人员已经不能适应液化天然气接收站的工作。液化天然气操作工是化工操作工、压力容器操作工、输气工、厂内机动车辆操作人员等多工种复合，并极具液化天然气自身特点的复合型工种，是液化天然气接收站生产、运营的骨干力量之一，担负着液化天然气接收站开停车、正常维护、事故处理等复杂的工作任务，在液化天然气接收站的生产、运营中发挥出其不可替代的作用。2100433B