液化天然氣裝備設計技術：通用換熱器卷

第1章 緒論
1．1 LNG氣化器 / 001
1．2 天然氣用板翅式換熱器 / 002
1．3 天然氣用螺旋折流板式換熱器 / 003
1．4 天然氣用干式空冷器 / 004
1．5 天然氣用板式換熱器 / 004
1．6 天然氣用浮頭式換熱器 / 005
1．7 天然氣用螺旋板式換熱器 / 006
1．8 天然氣用U形管式換熱器 / 006
1．9 天然氣用板殼式換熱器 / 007
1．10 LNG用燃燒式氣化器 / 008
1．11 天然氣用纏繞管式換熱器 / 008
1．12 天然氣用表面蒸發(fā)空冷器 / 008
參考文獻 / 009
第2章 LNG氣化器的設計計算
2．1 LNG氣化器設計目的與意義 / 011
2．2 氣化器初步設計 / 012
2．2．1 結構設計 / 012
2．2．2 換熱管的總換熱量 / 013
2．2．3 空氣的物性參數(shù) / 013
2．2．4 對流換熱系數(shù) / 014
2．2．5 判斷設置肋片是否合理 / 014
2．2．6 肋片數(shù)的確定 / 014
2．2．7 換熱管的換熱能力計算 / 014
2．2．8 所需換熱管總長 / 014
2．2．9 管子布置 / 014
2．3 液化天然氣傳熱分析 / 015
2．3．1 液化天然氣的傳熱特性 / 015
2．3．2 LNG氣化機理分析 / 015
2．3．3 LNG氣化特點分析 / 016
2．3．4 兩相流與對流沸騰換熱分析 / 016
2．3．5 流動沸騰換熱 / 018
2．3．6 管外空氣側對流傳熱分析 / 019
2．4 天然氣熱物性計算 / 021
2．4．1 氣樣組成 / 021
2．4．2 泡點和露點的計算 / 021
2．4．3 混合物熱物性計算的方法 / 022
2．4．4 氣態(tài)天然氣熱物性計算 / 024
2．5 氣化器換熱計算 / 026
2．5．1 空溫式氣化器的參數(shù)確定與計算 / 026
2．5．2 換熱模擬的簡化假設 / 026
2．6 考慮結霜情況下氣化器的換熱計算 / 033
2．6．1 霜層熱阻的計算 / 033
2．6．2 翅片管外表面與空氣的換熱 / 035
2．6．3 翅片管內(nèi)表面與工質的換熱 / 036
2．6．4 結霜工況下LNG空溫式氣化器整體換熱分析 / 037
參考文獻 / 042
第3章 板翅式換熱器的設計計算
3．1 板翅式換熱器的設計概述 / 043
3．1．1 板翅式換熱器的發(fā)展概況 / 043
3．1．2 板翅式換熱器的設計目的及意義 / 044
3．1．3 板翅式換熱器的應用 / 044
3．1．4 板翅式換熱器的優(yōu)點 / 045
3．1．5 板翅式換熱器的缺點 / 045
3．2 板翅式換熱器的結構與傳熱機理 / 045
3．2．1 翅片的作用與形式 / 046
3．2．2 整體結構 / 047
3．3 板翅式換熱器設計計算 / 048
3．3．1 已知參數(shù)和其他參數(shù) / 048
3．3．2 熱負荷及制冷劑流量計算 / 048
3．3．3 翅片選擇與尺寸計算 / 049
3．3．4 流體通道數(shù)的排列與計算 / 051
3．3．5 準則數(shù)Re、St的計算以及j和f因子的確定 / 051
3．3．6 給熱系數(shù)α的計算 / 052
3．3．7 翅片效率和表面效率 / 052
3．3．8 對數(shù)溫差的計算 / 057
3．3．9 傳熱系數(shù)的計算 / 057
3．3．10 傳熱面積和換熱器有效長度的確定 / 058
3．4 板翅式換熱器的結構與流體流動阻力 / 059
3．4．1 結構設計 / 059
3．4．2 流體流動阻力的計算 / 059
3．5 板翅式換熱器的強度計算 / 061
3．5．1 強度計算方法 / 061
3．5．2 具體強度計算 / 063
3．5．3 換熱器板束尺寸計算 / 064
參考文獻 / 064
第4章 螺旋折流板式換熱器的設計計算
4．1 概述 / 065
4．2 主要技術參數(shù) / 067
4．2．1 選擇換熱器的類型 / 067
4．2．2 流速及物性參數(shù)的確定 / 067
4．2．3 計算總傳熱系數(shù) / 068
4．2．4 傳熱管排列和殼體內(nèi)徑的確定 / 069
4．2．5 傳熱系數(shù)的確定 / 070
4．2．6 傳熱面積的計算 / 071
4．2．7 螺旋折流板的設計計算 / 072
4．2．8 接管的設計計算 / 073
4．2．9 熱量核算 / 074
4．2．10 換熱器內(nèi)流體的流動阻力 / 076
4．3 螺旋折流板式換熱器的結構設計 / 077
4．3．1 筒體的計算 / 077
4．3．2 封頭和管箱的計算 / 078
4．3．3 進出口接管的設計 / 079
4．3．4 接管法蘭選擇 / 082
4．3．5 接管與筒體、管箱殼體的連接 / 082
4．3．6 接管（或接口）的一般要求 / 083
4．3．7 管板的選擇 / 083
4．3．8 換熱管 / 084
4．3．9 換熱管與管板的連接 / 085
4．3．10 螺旋折流板 / 086
4．3．11 拉桿 / 087
4．3．12 支座 / 088
4．4 螺旋折流板式換熱器的強度計算 / 089
4．4．1 設計條件 / 089
4．4．2 結構尺寸參數(shù) / 089
4．4．3 殼體上開孔補強計算 / 090
4．4．4 受壓元件材料及數(shù)據(jù) / 092
4．4．5 封頭、筒體校核計算 / 092
4．4．6 管板計算 / 093
4．4．7 管板的校核 / 095
4．4．8 校核支座 / 097
4．5 換熱器的腐蝕、制造與檢驗 / 097
4．5．1 換熱器的腐蝕 / 097
4．5．2 換熱器的制造與檢驗 / 097
參考文獻 / 099
第5章 空氣冷卻器的設計計算
5．1 概述 / 101
5．1．1 換熱器背景 / 101
5．1．2 翅片管換熱器概述 / 101
5．1．3 空氣冷卻器的構造和工作原理 / 101
5．1．4 空氣冷卻器的分類 / 103
5．1．5 空冷與水冷的比較 / 103
5．2 設計依據(jù)的標準及主要設計參數(shù) / 104
5．2．1 設計依據(jù)的標準 / 104
5．2．2 主要設計參數(shù) / 105
5．2．3 總體設計應考慮的事項 / 105
5．2．4 空冷器的方案計算 / 107
5．2．5 空冷器的選型設計 / 110
5．2．6 空冷器的詳細工藝計算 / 113
5．2．7 翅片膜傳熱系數(shù)的計算 / 114
5．2．8 管壁溫度的計算和管內(nèi)膜傳熱系數(shù)的校正 / 116
5．2．9 各項熱阻的計算和選取及總傳熱系數(shù)計算 / 116
5．2．10 傳熱溫差和傳熱面積計算 / 117
5．3 空冷器工藝計算 / 118
5．3．1 管內(nèi)阻力計算和管外空氣阻力計算 / 118
5．3．2 風機功率的計算 / 120
5．3．3 風機的過冬計算和風機的噪聲估算 / 121
5．4 空冷器主要部件設計及強度計算 / 122
5．4．1 管箱設計條件 / 122
5．4．2 管箱筒體厚度的計算 / 123
5．4．3 螺栓的選用 / 124
5．4．4 管板厚度計算和法蘭厚度的選取 / 125
5．4．5 翅片管與管板的連接 / 126
5．5 參數(shù)選型 / 127
5．5．1 翅片管的選取 / 127
5．5．2 配管 / 127
5．5．3 其他附件 / 128
5．5．4 設計結果匯總 / 129
參考文獻 / 129
第6章 板式換熱器的設計計算
6．1 概述 / 132
6．1．1 板式換熱器發(fā)展簡史 / 132
6．1．2 我國設計制造應用情況 / 132
6．1．3 國外著名廠家及其產(chǎn)品 / 133
6．2 板式換熱器的基本構造 / 137
6．2．1 板式換熱器的工作原理 / 137
6．2．2 板式換熱器的類型 / 138
6．2．3 板式換熱器的結構 / 139
6．2．4 板式換熱器的流程及附件 / 140
6．3 板式換熱器熱力計算方法及程序 / 141
6．3．1 計算類型、方法及工程設計一般原則 / 141
6．3．2 計算的類型及方法 / 141
6．3．3 工程設計、計算的一般原則 / 144
6．4 板式換熱器的設計計算 / 145
6．4．1 設計條件 / 145
6．4．2 確定物性數(shù)據(jù) / 146
6．4．3 板式換熱器的設計計算過程 / 147
6．5 板式換熱器的優(yōu)缺點及其應用 / 149
6．5．1 板式換熱器的優(yōu)點 / 149
6．5．2 板式換熱器的缺點 / 150
6．5．3 板式換熱器的結構技術特點 / 150
6．5．4 板式換熱器的應用 / 151
6．6 板式換熱器的設計注意問題及優(yōu)化方向 / 151
6．6．1 板式換熱器選型時應注意的問題 / 151
6．6．2 板式換熱器的優(yōu)化設計方向 / 152
6．6．3 板式換熱器安裝要點 / 154
參考文獻 / 154
第7章 浮頭式換熱器的設計計算
7．1 概述 / 155
7．1．1 浮頭式換熱器簡介 / 155
7．1．2 浮頭式換熱器優(yōu)缺點 / 155
7．2 浮頭式換熱器工藝計算 / 156
7．2．1 原始數(shù)據(jù) / 156
7．2．2 定性溫度和物性參數(shù)計算 / 156
7．2．3 溫差計算 / 157
7．2．4 傳熱量計算 / 157
7．2．5 總傳熱系數(shù)的計算 / 158
7．2．6 計算總傳熱面積 / 161
7．2．7 換熱管數(shù)及管長的確定 / 161
7．2．8 換熱管排列方式 / 162
7．2．9 壓力降的計算 / 163
7．2．10 換熱器壁溫計算 / 165
7．3 換熱器結構設計與強度計算 / 166
7．3．1 殼體與管箱厚度的確定 / 166
7．3．2 換熱管的設計計算 / 167
7．3．3 管板設計計算 / 168
7．3．4 折流板的設計計算 / 170
7．3．5 拉桿與定距管的設計計算 / 171
7．3．6 防沖板的選取 / 172
7．3．7 保溫層的設計計算 / 172
7．3．8 法蘭與墊片的設計計算 / 172
7．3．9 鉤圈式浮頭的設計計算 / 173
7．3．10 分程隔板的設計計算 / 175
7．3．11 接管的最小位置 / 175
7．4 強度設計 / 175
7．4．1 筒體計算 / 175
7．4．2 前端管箱筒體計算 / 176
7．4．3 前端管箱封頭計算 / 176
7．4．4 后端管箱側封頭計算 / 177
7．5 換熱器的腐蝕、制造與檢驗 / 177
7．5．1 換熱器的腐蝕 / 177
7．5．2 換熱器的制造與檢驗 / 178
參考文獻 / 180
第8章 螺旋板式換熱器的設計計算
8．1 概述 / 182
8．1．1 螺旋板換熱器的發(fā)展概況 / 182
8．1．2 螺旋板換熱器的優(yōu)缺點 / 183
8．2 傳熱工藝計算 / 184
8．2．1 設計參數(shù)及任務 / 184
8．2．2 確定設計方案 / 184
8．2．3 傳熱量的計算 / 185
8．2．4 螺旋通道與當量直徑的計算 / 186
8．2．5 雷諾數(shù)Re和普朗特數(shù)Pr / 187
8．2．6 給熱系數(shù)α的計算 / 188
8．2．7 總傳熱系數(shù)K / 190
8．2．8 對數(shù)平均溫差Δtm / 190
8．2．9 螺旋板換熱器傳熱面積F / 191
8．2．10 螺旋板的有效換熱長度LY / 191
8．3 幾何設計 / 191
8．3．1 螺旋板有效圈數(shù)NY / 191
8．3．2 螺旋板圈數(shù)NB / 192
8．3．3 螺旋體長軸外徑D0 / 192
8．4 流體壓力降 / 192
8．4．1 第一種計算壓力降的方法 / 193
8．4．2 第二種計算壓力降的方法 / 193
8．4．3 第三種計算壓力降的方法 / 194
8．4．4 確定壓力降 / 195
8．5 螺旋板的強度與剛度 / 195
8．5．1 螺旋板的強度 / 196
8．5．2 螺旋板的撓度 / 197
8．6 螺旋板換熱器的結構設計 / 198
8．6．1 密封結構 / 198
8．6．2 定距柱尺寸 / 198
8．6．3 換熱器外殼 / 199
8．6．4 壓力試驗 / 199
8．6．5 中心隔板尺寸 / 200
8．6．6 接管 / 201
8．6．7 法蘭 / 202
8．6．8 鞍座支座選取及安裝位置 / 203
8．6．9 半圓端板 / 203
8．7 螺旋板換熱器的穩(wěn)定性及強度校核 / 204
8．7．1 設備校核 / 204
8．7．2 筒體校核 / 204
8．7．3 殼體接管開孔補強的校核 / 205
8．8 螺旋板式換熱器的制造簡介 / 206
8．8．1 螺旋板式換熱器制造質量的控制 / 206
8．8．2 制造工藝程序 / 206
參考文獻 / 207
第9章 U形管式換熱器的設計計算
9．1 列管式換熱器概述 / 208
9．2 傳熱工藝計算 / 209
9．2．1 原始數(shù)據(jù) / 209
9．2．2 定性溫度及物性參數(shù) / 209
9．2．3 傳熱量與循環(huán)水量 / 210
9．2．4 有效平均溫差 / 210
9．2．5 管程換熱系數(shù)計算 / 210
9．2．6 校核流速 / 211
9．2．7 工藝結構尺寸 / 212
9．2．8 殼程換熱系數(shù)的計算 / 212
9．2．9 總換熱系數(shù)計算 / 213
9．2．10 折流板 / 214
9．2．11 管壁溫度校核計算 / 215
9．2．12 管程壓力降校核 / 216
9．2．13 殼程壓力降校核 / 216
9．3 結構設計 / 217
9．3．1 壁厚的確定 / 217
9．3．2 管箱圓筒短節(jié)設計 / 218
9．3．3 殼體圓筒設計 / 218
9．3．4 封頭設計 / 219
9．3．5 換熱管設計 / 222
9．3．6 管板設計 / 224
9．3．7 管箱結構設計 / 229
9．4 換熱器其他各部件結構 / 230
9．4．1 進出口接管設計 / 230
9．4．2 管板法蘭設計 / 237
9．4．3 拉桿與定距管 / 243
9．4．4 防沖與導流 / 244
9．4．5 雙殼程結構 / 245
9．4．6 防短路結構 / 245
9．4．7 鞍座 / 246
參考文獻 / 247
第10章 板殼式換熱器的設計計算
10．1 換熱器簡介 / 248
10．1．1 換熱器概述 / 248
10．1．2 板殼式換熱器介紹 / 249
10．2 工藝計算 / 251
10．2．1 設計條件 / 252
10．2．2 換熱器板束結構設計 / 252
10．2．3 傳熱的有關計算 / 254
10．2．4 壓力降的計算 / 258
10．2．5 換熱器壁溫的計算 / 259
10．2．6 接管直徑的計算 / 260
10．2．7 換熱器的初步選型 / 261
10．3 換熱器結構設計與強度計算 / 261
10．3．1 殼體、管箱的設計 / 261
10．3．2 封板的設計 / 266
10．3．3 進出口的設計 / 267
10．3．4 膨脹節(jié)的設計 / 274
10．3．5 支持板和拉桿 / 279
10．3．6 防沖與導流的設計 / 280
10．3．7 保溫層的設計 / 281
10．3．8 保溫層的設計 / 282
10．3．9 支座的設計 / 283
參考文獻 / 285
第11章 燃燒式氣化器的設計計算
11．1 氣化器的介紹 / 287
11．1．1 氣化器分類 / 287
11．1．2 LNG的物性 / 288
11．1．3 SCV簡介 / 289
11．2 SCV設計實例參數(shù) / 289
11．2．1 換熱管結構選擇 / 289
11．2．2 設計參數(shù) / 289
11．3 SCV計算過程 / 290
11．3．1 實際換熱面積Ac / 290
11．3．2 管內(nèi)流體對流傳熱系數(shù)αi / 291
11．3．3 管外流體對流傳熱系數(shù)α0 / 293
11．3．4 氣相、液相傳熱系數(shù) / 294
11．3．5 氣相、液相有效平均溫差 / 295
11．3．6 氣相、液相理論換熱面積 / 296
11．3．7 氣相、液相管內(nèi)壓降 / 297
11．3．8 總傳熱系數(shù) / 297
11．4 擴散燃燒器的設計計算步驟 / 298
11．4．1 計算火孔出口速度 / 298
11．4．2 計算火孔總面積 / 299
11．4．3 盤管和夾套 / 299
11．4．4 煙氣盤管設計計算 / 299
11．4．5 燃燒器頭部燃氣分配管截面積 / 301
11．4．6 燃燒器前燃氣所需壓力 / 301
11．4．7 節(jié)流面積 / 301
11．5 校核計算 / 302
11．5．1 法蘭受力分析 / 302
11．5．2 管箱法蘭與殼體法蘭的受力分析 / 302
11．5．3 操作工況法蘭受力分析 / 303
11．5．4 螺栓載荷 / 304
11．5．5 設計參數(shù) / 304
11．5．6 墊片參數(shù) / 304
11．5．7 許用應力與彈性模量 / 305
11．5．8 校核 / 305
11．5．9 法蘭力矩 / 306
11．5．10 法蘭設計力矩 / 306
11．5．11 管道強度校核 / 307
11．5．12 換熱管校核計算 / 308
參考文獻 / 310
第12章 纏繞管式換熱器的設計計算
12．1 緒論 / 311
12．1．1 研究背景 / 311
12．1．2 國內(nèi)外研究動態(tài) / 311
12．1．3 在該領域目前存在的問題 / 312
12．2 纏繞管換熱器的設計計算 / 313
12．2．1 已知設計參數(shù)及有關計算 / 313
12．2．2 纏繞管計算 / 315
12．2．3 結構設計 / 322
12．2．4 強度計算 / 325
參考文獻 / 340
第13章 蒸發(fā)式冷凝器的設計計算
13．1 概述 / 343
13．1．1 蒸發(fā)式冷凝器 / 343
13．1．2 蒸發(fā)式冷凝器的優(yōu)缺點 / 344
13．2 蒸發(fā)式冷凝器的設計計算 / 345
13．2．1 設計條件 / 345
13．2．2 物性參數(shù) / 346
13．2．3 估算換熱面積 / 347
13．2．4 管程換熱系數(shù)計算 / 347
13．2．5 結構的初步設計 / 348
13．2．6 殼程換熱系數(shù)計算 / 348
13．2．7 傳熱系數(shù)計算 / 348
13．2．8 管壁溫度校核計算 / 349
13．2．9 管程壓降校核計算 / 349
13．2．10 選型設計 / 350
13．3 強度計算 / 354
13．3．1 可卸蓋板管箱的計算 / 354
13．3．2 管箱強度校核 / 355
13．3．3 螺栓計算 / 358
13．4 噴淋裝置的設計計算 / 359
13．4．1 噴嘴的選擇 / 359
13．4．2 噴管的選擇與計算 / 360
13．4．3 水泵的選擇與計算 / 361
參考文獻 / 361
致謝