液化天然氣裝備設計技術：通用換熱器卷

《液化天然氣裝備設計技術：通用換熱器卷》是由化學工業出版社出版的圖書。

基本介紹

• 書名：液化天然氣裝備設計技術：通用換熱器卷
• 作者：張周衛、蘇斯君、張梓洲、田源
• ISBN：9787122316677
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2018年7月
• 裝幀：平裝
• 開本：16開

出版信息

液化天然氣裝備設計技術：通用換熱器卷

所屬類別

科技 >> 能源 >> 天然氣

作者：張周衛、蘇斯君、張梓洲、田源 著

叢書名：

出版日期：2018年7月

書號：978-7-122-31667-7

開本：16K　787×1092　1/16

裝幀：平

版次：1版1次

頁數：363頁

內容簡介

本書主要講述液化天然氣（LNG）及天然氣領域內12類通用換熱裝備的設計計算方法。主要涵蓋不同類型換熱器的換熱工藝計算過程及結構設計過程，包括LNG氣化器、板翅式換熱器、螺旋折流板式換熱器、空氣冷卻器、板式換熱器、浮頭式換熱器、螺旋板式換熱器、U形管式換熱器、板殼式換熱器、燃燒式氣化器、纏繞管式換熱器、蒸髮式冷凝器12個類別，內含低溫換熱基礎研究與產品設計計算過程。涉及產品可套用於液化天然氣、天然氣、石油化工、煤化工、空氣液化與分離、製冷及低溫工程等領域。
本書不僅可供從事天然氣、液化天然氣、化工機械、製冷及低溫工程、石油化工、動力工程及工程熱物理領域內的研究人員、設計人員、工程技術人員參考，還可供高等學校化工機械、能源化工、石油化工、低溫與製冷工程、動力工程等專業的師生參考。

目錄

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 天然氣用乾式空冷器 / 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 / 013

2.2.4 對流換熱係數 / 014

2.2.5 判斷設定肋片是否合理 / 014

2.2.6 肋片數的確定 / 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 板翅式換熱器的套用 / 044

3.1.4 板翅式換熱器的優點 / 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 已知參數和其他參數 / 048

3.3.2 熱負荷及製冷劑流量計算 / 048

3.3.3 翅片選擇與尺寸計算 / 049

3.3.4 流體通道數的排列與計算 / 051

3.3.5 準則數Re、St的計算以及j和f因子的確定 / 051

3.3.6 給熱係數α的計算 / 052

3.3.7 翅片效率和表面效率 / 052

3.3.8 對數溫差的計算 / 057

3.3.9 傳熱係數的計算 / 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 / 067

4.2.1 選擇換熱器的類型 / 067

4.2.2 流速及物性參數的確定 / 067

4.2.3 計算總傳熱係數 / 068

4.2.4 傳熱管排列和殼體內徑的確定 / 069

4.2.5 傳熱係數的確定 / 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、管箱殼體的連線 / 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 換熱管與管板的連線 / 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 / 089

4.4.3 殼體上開孔補強計算 / 090

4.4.4 受壓元件材料及數據 / 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、製造與檢驗 / 097

4.5.1 換熱器的腐蝕 / 097

4.5.2 換熱器的製造與檢驗 / 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 設計依據的標準及主要設計參數 / 104

5.2.1 設計依據的標準 / 104

5.2.2 主要設計參數 / 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 翅片膜傳熱係數的計算 / 114

5.2.8 管壁溫度的計算和管內膜傳熱係數的校正 / 116

5.2.9 各項熱阻的計算和選取及總傳熱係數計算 / 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 翅片管與管板的連線 / 126

5.5 參數選型 / 127

5.5.1 翅片管的選取 / 127

5.5.2 配管 / 127

5.5.3 其他附屬檔案 / 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 板式換熱器發展簡史 / 132

6.1.2 我國設計製造套用情況 / 132

6.1.3 國外著名廠家及其產品 / 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屬檔案 / 140

6.3 板式換熱器熱力計算方法及程式 / 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 確定物性數據 / 146

6.4.3 板式換熱器的設計計算過程 / 147

6.5 板式換熱器的優缺點及其套用 / 149

6.5.1 板式換熱器的優點 / 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 板式換熱器的套用 / 151

6.6 板式換熱器的設計注意問題及最佳化方向 / 151

6.6.1 板式換熱器選型時應注意的問題 / 151

6.6.2 板式換熱器的最佳化設計方向 / 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 浮頭式換熱器優缺點 / 155

7.2 浮頭式換熱器工藝計算 / 156

7.2.1 原始數據 / 156

7.2.2 定性溫度和物性參數計算 / 156

7.2.3 溫差計算 / 157

7.2.4 傳熱量計算 / 157

7.2.5 總傳熱係數的計算 / 158

7.2.6 計算總傳熱面積 / 161

7.2.7 換熱管數及管長的確定 / 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 後端管箱側封頭計算 / 177

7.5 換熱器的腐蝕、製造與檢驗 / 177

7.5.1 換熱器的腐蝕 / 177

7.5.2 換熱器的製造與檢驗 / 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 螺旋板換熱器的發展概況 / 182

8.1.2 螺旋板換熱器的優缺點 / 183

8.2 傳熱工藝計算 / 184

8.2.1 設計參數及任務 / 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Re和普朗特數Pr / 187

8.2.6 給熱係數α的計算 / 188

8.2.7 總傳熱係數K / 190

8.2.8 對數平均溫差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NY / 191

8.3.2 螺旋板圈數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 螺旋板式換熱器的製造簡介 / 206

8.8.1 螺旋板式換熱器製造質量的控制 / 206

8.8.2 製造工藝程式 / 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 原始數據 / 209

9.2.2 定性溫度及物性參數 / 209

9.2.3 傳熱量與循環水量 / 210

9.2.4 有效平均溫差 / 210

9.2.5 管程換熱係數計算 / 210

9.2.6 校核流速 / 211

9.2.7 工藝結構尺寸 / 212

9.2.8 殼程換熱係數的計算 / 212

9.2.9 總換熱係數計算 / 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 / 289

11.2.1 換熱管結構選擇 / 289

11.2.2 設計參數 / 289

11.3 SCV計算過程 / 290

11.3.1 實際換熱面積Ac / 290

11.3.2 管內流體對流傳熱係數αi / 291

11.3.3 管外流體對流傳熱係數α0 / 293

11.3.4 氣相、液相傳熱係數 / 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、液相管內壓降 / 297

11.3.8 總傳熱係數 / 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 / 304

11.5.6 墊片參數 / 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 國內外研究動態 / 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 蒸髮式冷凝器的設計計算

13.1 概述 / 343

13.1.1 蒸髮式冷凝器 / 343

13.1.2 蒸髮式冷凝器的優缺點 / 344

13.2 蒸髮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 / 346

13.2.3 估算換熱面積 / 347

13.2.4 管程換熱係數計算 / 347

13.2.5 結構的初步設計 / 348

13.2.6 殼程換熱係數計算 / 348

13.2.7 傳熱係數計算 / 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