液化天然气装备设计技术：LNG板翅式换热器卷（上） 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子版 mobi 在线

本书基于板翅式换热器的 LNG 液化工艺及混合制冷剂换热用板翅式换热器运算法则，主要内容包括当前国际上流行的LNG 液化工艺流程用各类型LNG 板翅式换热器设计计算过程，如30 万立方米每天DMR双混合制冷剂LNG 三级板翅式换热器设计计算、30 万立方米每天三元混合制冷剂预冷LNG 四级板翅式换热器设计计算、7 万立方米每天天然气膨胀预冷LNG 两级板翅式换热器设计计算、30 万立方米每天C3/MR闭式LNG 三级板翅式换热器设计计算、60 万立方米每天级联式PFHE 型LNG 三级三组板翅式换热器设计计算、100 万立方米每天开式LNG 液化系统及板翅式换热器设计计算、30 万立方米每天天然气膨胀制冷LNG 液化四级板翅式换热器设计计算等内容。

本书可供从事天然气、液化天然气（LNG）、化工机械、制冷与低温工程、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、制冷与低温工程、能源与环境系统工程等相关专业的师生参考。

第1 章 绪论

1.1 板翅式换热器的发展概况  002

1.1.1 国外发展概况  002

1.1.2 国内发展概况  002

1.2 板翅式换热器的主要构造及特点  003

1.3 液化天然气（LNG）用板翅式换热器特点  004

1.3.1 PFHE 型LNG 液化工艺流程操控  005

1.3.2 LNG 板翅式换热器工艺设计  005

1.3.3 LNG 板翅式换热器结构设计  007

1.3.4 LNG 板翅式换热器板束排列  008

参考文献  008

第2 章 30 万立方米每天DMR 双混合制冷剂LNG 三级板翅式换热器设计计算

2.1 板翅式换热器简介  010

2.2 板翅式换热器的工艺计算  011

2.2.1 混合制冷剂参数确定  011

2.2.2 板翅式换热器的LNG 液化流程  011

2.2.3 制冷剂温熵图  011

2.2.4 工艺计算过程  011

2.3 板翅式换热器翅片  018

2.3.1 翅片特点  018

2.3.2 翅片结构  018

2.3.3 初始参数的确定与计算  018

2.3.4 一级换热器流体参数计算  019

2.3.5 二级换热器流体参数计算  024

2.3.6 三级换热器流体参数计算  027

2.4 板翅式换热器传热面积及压损计算  030

2.4.1 一级板翅式换热器传热面积及压损计算  030

2.4.2 二级板翅式换热器传热面积及压损计算  035

2.4.3 三级板翅式换热器传热面积及压损计算  039

2.5 板翅式换热器结构设计  042

2.5.1 封头设计  042

2.5.2 液压试验  047

2.5.3 接管确定  049

2.5.4 接管补强  052

2.5.5 法兰与垫片选择  065

2.5.6 隔板、封条及导流片的选择  067

2.5.7 换热器的成型安装  069

本章小结  071

参考文献  072

第3 章 30 万立方米每天三元混合制冷剂预冷LNG 四级板翅式换热器设计计算

3.1 板翅式换热器的工艺计算  073

3.1.1 混合制冷剂参数确定  073

3.1.2 LNG 液化流程  074

3.1.3 各过程质量流量的计算  074

3.2 板翅式换热器各参数及传热面积计算  081

3.2.1 天然气侧流体参数计算  081

3.2.2 氮气-甲烷-乙烯侧参数计算  085

3.2.3 乙烯-丙烷-异丁烷侧参数计算  089

3.2.4 一级板翅式换热器传热面积计算  095

3.2.5 二级板翅式换热器传热面积计算  099

3.2.6 三级板翅式换热器传热面积计算  102

3.2.7 深冷板翅式换热器传热面积计算  104

3.3 压力损失计算  105

3.3.1 一级压力损失计算  105

3.3.2 二级压力损失计算  108

3.3.3 深冷压力损失计算  110

3.4 板翅式换热器结构设计  111

3.4.1 封头结构设计  111

3.4.2 液压试验  118

3.4.3 接管确定  123

3.4.4 接管补强  126

本章小结  145

参考文献  145

第4 章 7 万立方米每天天然气膨胀预冷LNG 两级板翅式换热器设计计算

4.1 板翅式换热器的工艺计算  147

4.1.1 混合制冷剂参数确定  147

4.1.2 LNG 液化天然气工艺流程  147

4.1.3 一级设备预冷制冷过程  148

4.1.4 二级设备预冷制冷过程  150

4.1.5 一级换热器流体参数计算  152

4.1.6 二级换热器流体参数计算  158

4.1.7 一级板翅式换热器传热面积计算  161

4.1.8 二级板翅式换热器传热面积计算  166

4.1.9 换热器压力损失的计算  169

4.2 板翅式换热器结构设计  173

4.2.1 封头选择  174

4.2.2 EX1 各个板侧封头壁厚计算  174

4.2.3 EX2 各个板侧封头壁厚计算  176

4.3 液压试验  177

4.3.1 内压通道  177

4.3.2 接管  179

4.4 接管补强  182

4.4.1 换热器接管计算  182

4.4.2 一级换热器补强面积计算  183

4.4.3 二级换热器补强面积计算  187

本章小结  190

参考文献  191

第5 章 30 万立方米每天C3/MR 闭式LNG 三级板翅式换热器设计计算

5.1 板翅式换热器的工艺计算  192

5.1.1 混合制冷剂参数确定  193

5.1.2 LNG 液化流程  193

5.1.3 天然气的预冷过程  193

5.1.4 一级设备预冷制冷过程  194

5.1.5 二级设备预冷制冷过程  195

5.1.6 三级设备预冷制冷过程  196

5.1.7 一级换热器流体参数计算（单层通道）  199

5.1.8 二级换热器流体参数计算（单层通道）  211

5.1.9 三级换热器流体参数计算（单层通道）  223

5.2 板翅式换热器结构设计  231

5.2.1 封头选择  231

5.2.2 一级换热器各个板侧封头壁厚计算  232

5.2.3 二级换热器各个板侧封头壁厚计算  233

5.2.4 三级换热器各个板侧封头壁厚计算  234

5.3 液压试验  236

5.3.1 液压试验目的  236

5.3.2 内压通道  236

5.4 接管  238

5.4.1 接管确定  238

5.4.2 一级换热器接管壁厚  239

5.4.3 二级换热器接管壁厚  239

5.4.4 三级换热器接管壁厚  239

5.4.5 接管尺寸  240

5.4.6 接管补强  240

本章小结  249

参考文献  250

第6 章 60 万立方米每天级联式PFHE 型LNG 三级三组板翅式换热器设计计算

6.1 板翅式换热器的工艺计算及过程  251

6.1.1 一级设备预冷制冷过程  251

6.1.2 二级设备预冷制冷过程  254

6.1.3 三级设备预冷制冷过程  256

6.2 板翅式换热器翅片的计算  257

6.2.1 一级换热器流体参数计算（单层通道）  258

6.2.2 二级换热器流体参数计算（单层通道）  265

6.2.3 三级换热器流体参数计算（单层通道）  271

6.2.4 四级换热器流体参数计算（单层通道）  277

6.2.5 五级换热器流体参数计算（单层通道）  284

6.2.6 六级换热器流体参数计算（单层通道）  290

6.2.7 七级换热器流体参数计算（单层通道）  296

6.2.8 八级换热器流体参数计算（单层通道）  304

6.2.9 九级换热器流体参数计算（单层通道）  310

6.3 板翅式换热器结构设计  316

6.3.1 封头设计  316

6.3.2 一级换热器各个板侧封头壁厚计算  317

6.3.3 二级换热器各个板侧封头壁厚计算  318

6.3.4 三级换热器各个板侧封头壁厚计算  319

6.4 液压试验  320

6.4.1 液压试验压力  320

6.4.2 封头的应力校核  321

6.4.3 尺寸校核计算  321

6.5 接管确定  323

6.5.1 接管尺寸确定  323

6.5.2 接管尺寸汇总  324

6.5.3 接管补强  324

本章小结  334

参考文献  334

第7 章 100 万立方米每天开式LNG 液化系统及板翅式换热器设计计算

7.1 板翅式换热器的工艺计算  336

7.1.1 混合制冷剂参数确定  336

7.1.2 设备预冷制冷过程  336

7.1.3 制冷剂各组分的质量流量  338

7.2 板翅式换热器翅片的计算  339

7.2.1 一级换热器流体参数计算（单层通道)  339

7.2.2 一级板翅式换热器传热面积计算  345

7.2.3 一级换热器压力损失计算  349

7.2.4 二级换热器流体参数计算（单层通道)  352

7.2.5 二级板翅式换热器传热面积计算  358

7.2.6 二级换热器压力损失计算  362

7.2.7 三级换热器流体参数计算（单层通道)  363

7.2.8 三级板翅式换热器传热面积计算  368

7.2.9 三级换热器压力损失计算  370

7.3 封头设计  371

7.3.1 封头选择  371

7.3.2 一级换热器各个板侧封头壁厚计算  372

7.3.3 二级换热器各个板侧封头壁厚计算  373

7.3.4 三级换热器各个板侧封头壁厚计算  374

7.4 液压试验  375

7.4.1 液压试验目的  375

7.4.2 内压通道  376

7.5 接管确定  378

7.5.1 接管尺寸确定  378

7.5.2 一级换热器接管壁厚  378

7.5.3 二级换热器接管壁厚  378

7.5.4 三级换热器接管壁厚  379

7.5.5 接管尺寸总结  379

7.6 接管补强  380

7.6.1 补强方式  380

7.6.2 补强计算  380

本章小结  388

参考文献  388

第8 章 30 万立方米每天天然气膨胀制冷LNG 液化四级板翅式换热器设计计算

8.1 板翅式换热器简介  389

8.1.1 液化工艺流程及原理  389

8.1.2 透平膨胀机工作原理  391

8.1.3 天然气膨胀液化  392

8.1.4 天然气膨胀低温液化比选优势  396

8.2 换热器换热工艺设计计算  396

8.2.1 板翅式换热器的工艺流程图  396

8.2.2 板翅式换热器的工艺设计计算步骤  396

8.2.3 已知参数  397

8.2.4 热负荷及质量流量计算  397

8.2.5 翅片选择与翅片参数  401

8.2.6 翅片的排列设计  402

8.2.7 流体参数计算  403

8.2.8 板翅式换热器传热面积计算  416

8.2.9 压力降计算  422

8.3 板翅式换热器的结构设计  430

8.3.1 隔板厚度计算  430

8.3.2 翅片强度计算  432

8.3.3 封头设计计算  432

8.3.4 封头壁厚校核  438

8.3.5 接管壁厚设计计算  441

8.3.6 接管补强计算  444

本章小结  449

参考文献  449

附录

致谢

张周卫，国家“万人计划”领军人才，国家科技创新创业人才，国家科技专家库专家，博士后，动力工程及工程热物理（制冷及低温工程）博士，毕业于西安交通大学，现为兰州交通大学研究院副院长，教授，高级工程师。主要从事空间低温制冷技术、压缩机械与真空低温设备等过程控制装备、LNG过程控制装备、多股流缠绕管式换热装备、螺旋压缩膨胀制冷机等研究。

先后参与项目20多项，主持国家自然基金及国家创新基金等共6项，甘肃省重点人才项目等8项，与企业合作项目4项等；主持申报发明专利50多项，发表论文30多篇，出版学术专著10部共600多万字等。先后带领团队荣获银奖1项，省部级奖励10项，地厅级奖励9项。2013年入选江苏省“东疆英才”扶持计划。2014年入选“国家创新人才推进计划”“科技创新创业人才”，2015年入选国家科技专家库专家，2016年入选国家“万人计划”领军人才，2019年入选甘肃省领军人才层次，2020年入选“长江学者”特聘教授评委。

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编辑推荐

在LNG工业领域，大力发展LNG产业，提高天然气能源在消费中的比例是调整我国能源结构的重要途径，LNG既是天然气远洋运输的主要方法，也是天然气调峰的重要手段。随着国内众多LNG工厂的相继投产及沿海LNG接收终端的建设，我国LNG工业进入了高速发展时期，与之相关连的LNG板翅式换热器装备技术也得到相应快速发展。

★板翅式换热器的国内外发展情况

★板翅式换热器的主要构造及特点

★液化天然气用板翅式换热器特点

★30万立方米每天DMR双混合制冷剂LNG板翅式换热器设计计算

★30万立方米每天丙烷预冷混合制冷剂LNG四级板翅式换热器设计计算

★7万立方米每天天然气膨胀预冷LNG两级板翅式换热器设计计算

★30万立方米每天C3/MR闭式LNG三级板翅式换热器设计计算

★60万立方米每天级联式PFHE型LNG三级三组板翅式换热器设计计算

★100万立方米每天开式LNG液化系统及板翅式换热器设计计算

★30万立方米每天天然气膨胀LNG液化两级板翅式换热器设计计算

前言

LNG 板翅式换热器主要用于30 万立方米每天以上的大型LNG 液化系统，是该系统中的核心设备，一般达到60×104m3/d 以上时，可采用并联多套的模块化办法，实行LNG 系统的大型化。基于板翅式换热器的LNG 液化工艺也是目前非常流行的中小型LNG 液化系统的主液化工艺。在LNG 领域，30 万立方米每天以上大型LNG 液化工艺系统多采用以板翅式换热器为主液化装备的PFHE 型LNG 液化工艺技术，其具有集约化程度高、制冷效率高、占地面积小及非常便于自动化管理等优势，已成为30 万～60 万立方米每天大型LNG 液化工艺装备领域内的标准性主流选择，在世界范围内已广泛应用。

目前，国内的大型LNG 工艺系统一般随着成套工艺技术整体进口，包括工艺技术包及主设备专利技术等，系统整体造价昂贵，后期维护及更换设备的费用同样巨大。由于大型LNG系统工艺及主设备大多仍未国产化，即还没有成型的设计标准，因此给LNG 液化工艺系统及装备的国产化设计计算带来了难题。自2013 年以来，由兰州交通大学张周卫等开始系统研究开发大型LNG 混合制冷剂用多股流板翅式换热器，并前后开发了LNG 混合制冷剂板翅式换热器、LNG 一级三股流板翅式换热器、LNG 二级四股流板翅式换热器、LNG 三级五股流板翅式换热器等系列LNG 板翅式换热器，可应用于20 多种国际上流行的LNG 液化工艺流程并作为主液化设备。

《液化天然气装备设计技术——LNG 板翅式换热器卷》分为上卷和下卷两部分，两卷主要围绕十几类PFHE 型LNG 液化工艺研究开发LNG 板翅式换热器，主要包括当前国际上流行的LNG液化工艺流程用各类型LNG板翅式换热器设计计算过程，如30 万立方米每天DMR双混合制冷剂LNG 三级板翅式换热器设计计算、30 万立方米每天三元混合制冷剂预冷LNG四级板翅式换热器设计计算、7 万立方米每天天然气膨胀预冷LNG 两级板翅式换热器设计计算、30 万立方米每天C3/MR 闭式LNG 三级板翅式换热器设计计算、60 万立方米每天级联式PFHE 型LNG 三级三组板翅式换热器设计计算、100 万立方米每天开式LNG 液化系统及板翅式换热器设计计算、30 万立方米每天天然气膨胀制冷LNG 液化四级板翅式换热器设计计算、30 万立方米每天两级氮膨胀LNG 低温液化三级板翅式换热器设计计算、60 万立方米每天MR 闭式LNG 液化四级板翅式换热器设计计算、30 万立方米每天混合制冷剂LNG 液化两级板翅式换热器设计计算、30 万立方米每天LNG 一级氮预冷膨胀液化两级板翅式换热器设计计算、30 万立方米每天天然气膨胀LNG 液化两级板翅式换热器设计计算、30 万立方米每天C1-C2-C3 级联式三级板翅式换热器设计计算、30 万立方米每天FLNG 六元混合制冷剂单级板翅式换热器设计计算、30 万立方米每天C3/MR APX 三级LNG 板翅式换热器设计计算等内容。其内容也涉及14 类较典型的LNG 低温液化工艺流程等设计计算技术，可为LNG液化等关键环节中所涉及的主要液化工艺技术及相应LNG 板翅式换热器设计计算提供可参考样例，并有利于推进LNG 系列板翅式换热器的标准化及相应LNG 液化工艺技术的国产化研发进程。

《液化天然气装备设计技术——LNG 板翅式换热器卷（上）》主要针对目前国际上流行的7 类LNG 液化工艺系统及主液化装备的设计计算技术进行系统的研究与开发，并通过《液化天然气装备设计技术——LNG 板翅式换热器卷（下）》两本书一并呈送相关领域供同行借鉴参考。主要研究30 万立方米每天以上LNG 液化领域内具有代表性的LNG 板翅式换热器的设计计算方法，内容涵盖不同类型LNG 板翅式换热器计算过程及制冷剂运算法则，也是当前国际上的主流PFHE 型LNG 液化工艺主设备。书中所述7 种LNG 板翅式换热器设计计算方法属LNG 装备领域内目前流行的具有一定设计技术难度的LNG 系统工艺主设备核心技术，主要应用于LNG、LPG、煤化工、石油化工、低温制冷等领域，从工艺基础研发及设计技术等方面来讲均已成熟，已能够推进PFHE 型LNG 液化主设备的设计计算过程及LNG 系列液化工艺的设计计算进程。

本书第1 章为绪论部分，主要讲述LNG 板翅式换热器的特点、国内外发展现状等。

第2 章主要讲述30 万立方米每天DMR 双混合制冷剂LNG 三级板翅式换热器设计计算过程及涉及DMR 液化工艺的设计计算过程，内容全面，不但包括液化工艺中涉及的板翅式主换热器的设计计算过程，而且包括混合制冷剂的选用及计算方法、制冷工艺的设计计算过程。

第3 章及后续章节主要讲述混合制冷剂LNG 四级板翅式换热器、天然气膨胀预冷LNG两级板翅式换热器、C3/MR 闭式LNG 三级板翅式换热器、级联式PFHE 型LNG 三级三组板翅式换热器、开式LNG 液化系统及板翅式换热器、天然气膨胀制冷LNG 液化四级板翅式换热器，以便为从事LNG 液化装备领域内的工程技术人员及研发人员提供必要的参考。

本书共分8 章。其中，第1～6 章由张周卫负责撰写并编辑整理，第7 章由苏斯君负责撰写，第8 章由殷丽、王军强负责撰写并编辑整理，全书由张周卫统稿。郑涛、王松涛、黄煊、贠孝东、唐鹏参与各章节的编排工作，李文振、耿宇阳参与了全书的校正工作。

本书受国家自然科学基金（编号：51666008）、甘肃省财政厅基本科研业务费（编号：214137）、甘肃省重点人才项目（编号：26600101）等支持。

本书按照目前所列24 种LNG 液化工艺流程的设计计算进度，重点列出7 种典型的且具有代表性的LNG 板翅式换热器进行研究开发，总结设计计算方法，并与相关行业内的研究开发人员共同分享。由于水平与时间有限及其他原因，书中难免存在疏漏及不足之处，希望同行及广大读者批评指正。

兰州交通大学

张周卫  王军强  苏斯君  殷丽

书籍介绍

本书基于板翅式换热器的 LNG 液化工艺及混合制冷剂换热用板翅式换热器运算法则，主要内容包括当前国际上流行的LNG 液化工艺流程用各类型LNG 板翅式换热器设计计算过程，如30 万立方米每天DMR双混合制冷剂LNG 三级板翅式换热器设计计算、30 万立方米每天三元混合制冷剂预冷LNG 四级板翅式换热器设计计算、7 万立方米每天天然气膨胀预冷LNG 两级板翅式换热器设计计算、30 万立方米每天C3/MR闭式LNG 三级板翅式换热器设计计算、60 万立方米每天级联式PFHE 型LNG 三级三组板翅式换热器设计计算、100 万立方米每天开式LNG 液化系统及板翅式换热器设计计算、30 万立方米每天天然气膨胀制冷LNG 液化四级板翅式换热器设计计算等内容。本书可供从事天然气、液化天然气（LNG）、化工机械、制冷与低温工程、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、制冷与低温工程、能源与环境系统工程等相关专业的师生参考。