液化天然气装备设计技术：通用换热器卷

第1章 绪论
1．1 LNG气化器 / 001
1．2 天然气用板翅式换热器 / 002
1．3 天然气用螺旋折流板式换热器 / 003
1．4 天然气用干式空冷器 / 004
1．5 天然气用板式换热器 / 004
1．6 天然气用浮头式换热器 / 005
1．7 天然气用螺旋板式换热器 / 006
1．8 天然气用U形管式换热器 / 006
1．9 天然气用板壳式换热器 / 007
1．10 LNG用燃烧式气化器 / 008
1．11 天然气用缠绕管式换热器 / 008
1．12 天然气用表面蒸发空冷器 / 008
参考文献 / 009
第2章 LNG气化器的设计计算
2．1 LNG气化器设计目的与意义 / 011
2．2 气化器初步设计 / 012
2．2．1 结构设计 / 012
2．2．2 换热管的总换热量 / 013
2．2．3 空气的物性参数 / 013
2．2．4 对流换热系数 / 014
2．2．5 判断设置肋片是否合理 / 014
2．2．6 肋片数的确定 / 014
2．2．7 换热管的换热能力计算 / 014
2．2．8 所需换热管总长 / 014
2．2．9 管子布置 / 014
2．3 液化天然气传热分析 / 015
2．3．1 液化天然气的传热特性 / 015
2．3．2 LNG气化机理分析 / 015
2．3．3 LNG气化特点分析 / 016
2．3．4 两相流与对流沸腾换热分析 / 016
2．3．5 流动沸腾换热 / 018
2．3．6 管外空气侧对流传热分析 / 019
2．4 天然气热物性计算 / 021
2．4．1 气样组成 / 021
2．4．2 泡点和露点的计算 / 021
2．4．3 混合物热物性计算的方法 / 022
2．4．4 气态天然气热物性计算 / 024
2．5 气化器换热计算 / 026
2．5．1 空温式气化器的参数确定与计算 / 026
2．5．2 换热模拟的简化假设 / 026
2．6 考虑结霜情况下气化器的换热计算 / 033
2．6．1 霜层热阻的计算 / 033
2．6．2 翅片管外表面与空气的换热 / 035
2．6．3 翅片管内表面与工质的换热 / 036
2．6．4 结霜工况下LNG空温式气化器整体换热分析 / 037
参考文献 / 042
第3章 板翅式换热器的设计计算
3．1 板翅式换热器的设计概述 / 043
3．1．1 板翅式换热器的发展概况 / 043
3．1．2 板翅式换热器的设计目的及意义 / 044
3．1．3 板翅式换热器的应用 / 044
3．1．4 板翅式换热器的优点 / 045
3．1．5 板翅式换热器的缺点 / 045
3．2 板翅式换热器的结构与传热机理 / 045
3．2．1 翅片的作用与形式 / 046
3．2．2 整体结构 / 047
3．3 板翅式换热器设计计算 / 048
3．3．1 已知参数和其他参数 / 048
3．3．2 热负荷及制冷剂流量计算 / 048
3．3．3 翅片选择与尺寸计算 / 049
3．3．4 流体通道数的排列与计算 / 051
3．3．5 准则数Re、St的计算以及j和f因子的确定 / 051
3．3．6 给热系数α的计算 / 052
3．3．7 翅片效率和表面效率 / 052
3．3．8 对数温差的计算 / 057
3．3．9 传热系数的计算 / 057
3．3．10 传热面积和换热器有效长度的确定 / 058
3．4 板翅式换热器的结构与流体流动阻力 / 059
3．4．1 结构设计 / 059
3．4．2 流体流动阻力的计算 / 059
3．5 板翅式换热器的强度计算 / 061
3．5．1 强度计算方法 / 061
3．5．2 具体强度计算 / 063
3．5．3 换热器板束尺寸计算 / 064
参考文献 / 064
第4章 螺旋折流板式换热器的设计计算
4．1 概述 / 065
4．2 主要技术参数 / 067
4．2．1 选择换热器的类型 / 067
4．2．2 流速及物性参数的确定 / 067
4．2．3 计算总传热系数 / 068
4．2．4 传热管排列和壳体内径的确定 / 069
4．2．5 传热系数的确定 / 070
4．2．6 传热面积的计算 / 071
4．2．7 螺旋折流板的设计计算 / 072
4．2．8 接管的设计计算 / 073
4．2．9 热量核算 / 074
4．2．10 换热器内流体的流动阻力 / 076
4．3 螺旋折流板式换热器的结构设计 / 077
4．3．1 筒体的计算 / 077
4．3．2 封头和管箱的计算 / 078
4．3．3 进出口接管的设计 / 079
4．3．4 接管法兰选择 / 082
4．3．5 接管与筒体、管箱壳体的连接 / 082
4．3．6 接管（或接口）的一般要求 / 083
4．3．7 管板的选择 / 083
4．3．8 换热管 / 084
4．3．9 换热管与管板的连接 / 085
4．3．10 螺旋折流板 / 086
4．3．11 拉杆 / 087
4．3．12 支座 / 088
4．4 螺旋折流板式换热器的强度计算 / 089
4．4．1 设计条件 / 089
4．4．2 结构尺寸参数 / 089
4．4．3 壳体上开孔补强计算 / 090
4．4．4 受压元件材料及数据 / 092
4．4．5 封头、筒体校核计算 / 092
4．4．6 管板计算 / 093
4．4．7 管板的校核 / 095
4．4．8 校核支座 / 097
4．5 换热器的腐蚀、制造与检验 / 097
4．5．1 换热器的腐蚀 / 097
4．5．2 换热器的制造与检验 / 097
参考文献 / 099
第5章 空气冷却器的设计计算
5．1 概述 / 101
5．1．1 换热器背景 / 101
5．1．2 翅片管换热器概述 / 101
5．1．3 空气冷却器的构造和工作原理 / 101
5．1．4 空气冷却器的分类 / 103
5．1．5 空冷与水冷的比较 / 103
5．2 设计依据的标准及主要设计参数 / 104
5．2．1 设计依据的标准 / 104
5．2．2 主要设计参数 / 105
5．2．3 总体设计应考虑的事项 / 105
5．2．4 空冷器的方案计算 / 107
5．2．5 空冷器的选型设计 / 110
5．2．6 空冷器的详细工艺计算 / 113
5．2．7 翅片膜传热系数的计算 / 114
5．2．8 管壁温度的计算和管内膜传热系数的校正 / 116
5．2．9 各项热阻的计算和选取及总传热系数计算 / 116
5．2．10 传热温差和传热面积计算 / 117
5．3 空冷器工艺计算 / 118
5．3．1 管内阻力计算和管外空气阻力计算 / 118
5．3．2 风机功率的计算 / 120
5．3．3 风机的过冬计算和风机的噪声估算 / 121
5．4 空冷器主要部件设计及强度计算 / 122
5．4．1 管箱设计条件 / 122
5．4．2 管箱筒体厚度的计算 / 123
5．4．3 螺栓的选用 / 124
5．4．4 管板厚度计算和法兰厚度的选取 / 125
5．4．5 翅片管与管板的连接 / 126
5．5 参数选型 / 127
5．5．1 翅片管的选取 / 127
5．5．2 配管 / 127
5．5．3 其他附件 / 128
5．5．4 设计结果汇总 / 129
参考文献 / 129
第6章 板式换热器的设计计算
6．1 概述 / 132
6．1．1 板式换热器发展简史 / 132
6．1．2 我国设计制造应用情况 / 132
6．1．3 国外著名厂家及其产品 / 133
6．2 板式换热器的基本构造 / 137
6．2．1 板式换热器的工作原理 / 137
6．2．2 板式换热器的类型 / 138
6．2．3 板式换热器的结构 / 139
6．2．4 板式换热器的流程及附件 / 140
6．3 板式换热器热力计算方法及程序 / 141
6．3．1 计算类型、方法及工程设计一般原则 / 141
6．3．2 计算的类型及方法 / 141
6．3．3 工程设计、计算的一般原则 / 144
6．4 板式换热器的设计计算 / 145
6．4．1 设计条件 / 145
6．4．2 确定物性数据 / 146
6．4．3 板式换热器的设计计算过程 / 147
6．5 板式换热器的优缺点及其应用 / 149
6．5．1 板式换热器的优点 / 149
6．5．2 板式换热器的缺点 / 150
6．5．3 板式换热器的结构技术特点 / 150
6．5．4 板式换热器的应用 / 151
6．6 板式换热器的设计注意问题及优化方向 / 151
6．6．1 板式换热器选型时应注意的问题 / 151
6．6．2 板式换热器的优化设计方向 / 152
6．6．3 板式换热器安装要点 / 154
参考文献 / 154
第7章 浮头式换热器的设计计算
7．1 概述 / 155
7．1．1 浮头式换热器简介 / 155
7．1．2 浮头式换热器优缺点 / 155
7．2 浮头式换热器工艺计算 / 156
7．2．1 原始数据 / 156
7．2．2 定性温度和物性参数计算 / 156
7．2．3 温差计算 / 157
7．2．4 传热量计算 / 157
7．2．5 总传热系数的计算 / 158
7．2．6 计算总传热面积 / 161
7．2．7 换热管数及管长的确定 / 161
7．2．8 换热管排列方式 / 162
7．2．9 压力降的计算 / 163
7．2．10 换热器壁温计算 / 165
7．3 换热器结构设计与强度计算 / 166
7．3．1 壳体与管箱厚度的确定 / 166
7．3．2 换热管的设计计算 / 167
7．3．3 管板设计计算 / 168
7．3．4 折流板的设计计算 / 170
7．3．5 拉杆与定距管的设计计算 / 171
7．3．6 防冲板的选取 / 172
7．3．7 保温层的设计计算 / 172
7．3．8 法兰与垫片的设计计算 / 172
7．3．9 钩圈式浮头的设计计算 / 173
7．3．10 分程隔板的设计计算 / 175
7．3．11 接管的最小位置 / 175
7．4 强度设计 / 175
7．4．1 筒体计算 / 175
7．4．2 前端管箱筒体计算 / 176
7．4．3 前端管箱封头计算 / 176
7．4．4 后端管箱侧封头计算 / 177
7．5 换热器的腐蚀、制造与检验 / 177
7．5．1 换热器的腐蚀 / 177
7．5．2 换热器的制造与检验 / 178
参考文献 / 180
第8章 螺旋板式换热器的设计计算
8．1 概述 / 182
8．1．1 螺旋板换热器的发展概况 / 182
8．1．2 螺旋板换热器的优缺点 / 183
8．2 传热工艺计算 / 184
8．2．1 设计参数及任务 / 184
8．2．2 确定设计方案 / 184
8．2．3 传热量的计算 / 185
8．2．4 螺旋通道与当量直径的计算 / 186
8．2．5 雷诺数Re和普朗特数Pr / 187
8．2．6 给热系数α的计算 / 188
8．2．7 总传热系数K / 190
8．2．8 对数平均温差Δtm / 190
8．2．9 螺旋板换热器传热面积F / 191
8．2．10 螺旋板的有效换热长度LY / 191
8．3 几何设计 / 191
8．3．1 螺旋板有效圈数NY / 191
8．3．2 螺旋板圈数NB / 192
8．3．3 螺旋体长轴外径D0 / 192
8．4 流体压力降 / 192
8．4．1 第一种计算压力降的方法 / 193
8．4．2 第二种计算压力降的方法 / 193
8．4．3 第三种计算压力降的方法 / 194
8．4．4 确定压力降 / 195
8．5 螺旋板的强度与刚度 / 195
8．5．1 螺旋板的强度 / 196
8．5．2 螺旋板的挠度 / 197
8．6 螺旋板换热器的结构设计 / 198
8．6．1 密封结构 / 198
8．6．2 定距柱尺寸 / 198
8．6．3 换热器外壳 / 199
8．6．4 压力试验 / 199
8．6．5 中心隔板尺寸 / 200
8．6．6 接管 / 201
8．6．7 法兰 / 202
8．6．8 鞍座支座选取及安装位置 / 203
8．6．9 半圆端板 / 203
8．7 螺旋板换热器的稳定性及强度校核 / 204
8．7．1 设备校核 / 204
8．7．2 筒体校核 / 204
8．7．3 壳体接管开孔补强的校核 / 205
8．8 螺旋板式换热器的制造简介 / 206
8．8．1 螺旋板式换热器制造质量的控制 / 206
8．8．2 制造工艺程序 / 206
参考文献 / 207
第9章 U形管式换热器的设计计算
9．1 列管式换热器概述 / 208
9．2 传热工艺计算 / 209
9．2．1 原始数据 / 209
9．2．2 定性温度及物性参数 / 209
9．2．3 传热量与循环水量 / 210
9．2．4 有效平均温差 / 210
9．2．5 管程换热系数计算 / 210
9．2．6 校核流速 / 211
9．2．7 工艺结构尺寸 / 212
9．2．8 壳程换热系数的计算 / 212
9．2．9 总换热系数计算 / 213
9．2．10 折流板 / 214
9．2．11 管壁温度校核计算 / 215
9．2．12 管程压力降校核 / 216
9．2．13 壳程压力降校核 / 216
9．3 结构设计 / 217
9．3．1 壁厚的确定 / 217
9．3．2 管箱圆筒短节设计 / 218
9．3．3 壳体圆筒设计 / 218
9．3．4 封头设计 / 219
9．3．5 换热管设计 / 222
9．3．6 管板设计 / 224
9．3．7 管箱结构设计 / 229
9．4 换热器其他各部件结构 / 230
9．4．1 进出口接管设计 / 230
9．4．2 管板法兰设计 / 237
9．4．3 拉杆与定距管 / 243
9．4．4 防冲与导流 / 244
9．4．5 双壳程结构 / 245
9．4．6 防短路结构 / 245
9．4．7 鞍座 / 246
参考文献 / 247
第10章 板壳式换热器的设计计算
10．1 换热器简介 / 248
10．1．1 换热器概述 / 248
10．1．2 板壳式换热器介绍 / 249
10．2 工艺计算 / 251
10．2．1 设计条件 / 252
10．2．2 换热器板束结构设计 / 252
10．2．3 传热的有关计算 / 254
10．2．4 压力降的计算 / 258
10．2．5 换热器壁温的计算 / 259
10．2．6 接管直径的计算 / 260
10．2．7 换热器的初步选型 / 261
10．3 换热器结构设计与强度计算 / 261
10．3．1 壳体、管箱的设计 / 261
10．3．2 封板的设计 / 266
10．3．3 进出口的设计 / 267
10．3．4 膨胀节的设计 / 274
10．3．5 支持板和拉杆 / 279
10．3．6 防冲与导流的设计 / 280
10．3．7 保温层的设计 / 281
10．3．8 保温层的设计 / 282
10．3．9 支座的设计 / 283
参考文献 / 285
第11章 燃烧式气化器的设计计算
11．1 气化器的介绍 / 287
11．1．1 气化器分类 / 287
11．1．2 LNG的物性 / 288
11．1．3 SCV简介 / 289
11．2 SCV设计实例参数 / 289
11．2．1 换热管结构选择 / 289
11．2．2 设计参数 / 289
11．3 SCV计算过程 / 290
11．3．1 实际换热面积Ac / 290
11．3．2 管内流体对流传热系数αi / 291
11．3．3 管外流体对流传热系数α0 / 293
11．3．4 气相、液相传热系数 / 294
11．3．5 气相、液相有效平均温差 / 295
11．3．6 气相、液相理论换热面积 / 296
11．3．7 气相、液相管内压降 / 297
11．3．8 总传热系数 / 297
11．4 扩散燃烧器的设计计算步骤 / 298
11．4．1 计算火孔出口速度 / 298
11．4．2 计算火孔总面积 / 299
11．4．3 盘管和夹套 / 299
11．4．4 烟气盘管设计计算 / 299
11．4．5 燃烧器头部燃气分配管截面积 / 301
11．4．6 燃烧器前燃气所需压力 / 301
11．4．7 节流面积 / 301
11．5 校核计算 / 302
11．5．1 法兰受力分析 / 302
11．5．2 管箱法兰与壳体法兰的受力分析 / 302
11．5．3 操作工况法兰受力分析 / 303
11．5．4 螺栓载荷 / 304
11．5．5 设计参数 / 304
11．5．6 垫片参数 / 304
11．5．7 许用应力与弹性模量 / 305
11．5．8 校核 / 305
11．5．9 法兰力矩 / 306
11．5．10 法兰设计力矩 / 306
11．5．11 管道强度校核 / 307
11．5．12 换热管校核计算 / 308
参考文献 / 310
第12章 缠绕管式换热器的设计计算
12．1 绪论 / 311
12．1．1 研究背景 / 311
12．1．2 国内外研究动态 / 311
12．1．3 在该领域目前存在的问题 / 312
12．2 缠绕管换热器的设计计算 / 313
12．2．1 已知设计参数及有关计算 / 313
12．2．2 缠绕管计算 / 315
12．2．3 结构设计 / 322
12．2．4 强度计算 / 325
参考文献 / 340
第13章 蒸发式冷凝器的设计计算
13．1 概述 / 343
13．1．1 蒸发式冷凝器 / 343
13．1．2 蒸发式冷凝器的优缺点 / 344
13．2 蒸发式冷凝器的设计计算 / 345
13．2．1 设计条件 / 345
13．2．2 物性参数 / 346
13．2．3 估算换热面积 / 347
13．2．4 管程换热系数计算 / 347
13．2．5 结构的初步设计 / 348
13．2．6 壳程换热系数计算 / 348
13．2．7 传热系数计算 / 348
13．2．8 管壁温度校核计算 / 349
13．2．9 管程压降校核计算 / 349
13．2．10 选型设计 / 350
13．3 强度计算 / 354
13．3．1 可卸盖板管箱的计算 / 354
13．3．2 管箱强度校核 / 355
13．3．3 螺栓计算 / 358
13．4 喷淋装置的设计计算 / 359
13．4．1 喷嘴的选择 / 359
13．4．2 喷管的选择与计算 / 360
13．4．3 水泵的选择与计算 / 361
参考文献 / 361
致谢