本書共分為5章，主要介紹了液氫的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和低溫生產(chǎn)過程、30萬(wàn)立方米PFHE型液氮預(yù)冷五級(jí)膨脹制冷氫液化系統(tǒng)工藝裝備、30萬(wàn)立方米PFHE型液氮預(yù)冷一級(jí)膨脹兩級(jí)節(jié)流氫液化工藝裝備、30萬(wàn)立方米PFHE型LNG預(yù)冷兩級(jí)氦膨脹五級(jí)氫液化工藝裝備、30萬(wàn)立方米PFHE型四級(jí)氦膨脹制冷氫液化系統(tǒng)工藝裝備等內(nèi)容。研究?jī)?nèi)容主要涉及4類較典型的LH2低溫液化工藝流程的具體設(shè)計(jì)計(jì)算方法，可為L(zhǎng)H2液化關(guān)鍵環(huán)節(jié)中所涉及主要液化工藝設(shè)計(jì)計(jì)算提供可參考樣例，并有利于推進(jìn)LH2系列板翅式換熱器的標(biāo)準(zhǔn)化及相應(yīng)LH2液化工藝技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化研發(fā)進(jìn)程。
本書不僅可供氫氣、天然氣、低溫與制冷工程、煤化工、石油化工、動(dòng)力工程及工程熱物理領(lǐng)域內(nèi)的研究人員、設(shè)計(jì)人員、工程技術(shù)人員參考，還可供高等學(xué)校能源化工、石油化工、低溫與制冷工程、能源與系統(tǒng)工程等相關(guān)專業(yè)的師生參考。
張周衛(wèi)，蘭州交通大學(xué)，教授，男，國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”領(lǐng)軍人才，國(guó)家 級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才，國(guó)家科技專家?guī)鞂＜�，環(huán)境科學(xué)博士后，動(dòng)力工程及工程熱物理博士，畢業(yè)于西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院制冷及低溫工程系，高 級(jí)工程師，教授，主要從事空間低溫制冷技術(shù)、壓縮機(jī)械、真空低溫設(shè)備、LNG過程控制裝備、多股流纏繞管式換熱裝備、螺旋壓縮膨脹制冷機(jī)等研究，涉及系統(tǒng)耦合傳熱及傳熱數(shù)值模擬計(jì)算，低溫節(jié)流減壓裝置、低溫系統(tǒng)換熱裝備、低溫冷屏蔽系統(tǒng)、高超聲速飛行器空間低溫制冷機(jī)理研究等；先后參與北京航空航天大學(xué)863系統(tǒng)項(xiàng)目子項(xiàng)目“天然氣渦旋壓縮機(jī)”、清華大學(xué)航天航空學(xué)院973系統(tǒng)子項(xiàng)目“空間氣流組織測(cè)試模擬環(huán)境室”、總裝備部“空間低溫紅外輻射冷屏蔽系統(tǒng)研究”、真空低溫國(guó)防重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“空間低溫流體流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)研究”、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“空間低溫流體自密封加注系統(tǒng)研究”等，先后參與國(guó)家 級(jí)項(xiàng)目20多項(xiàng)，主持國(guó)家自然基金及國(guó)家創(chuàng)新基金等6項(xiàng)、甘肅省創(chuàng)新基金4項(xiàng)、甘肅省自然基金等項(xiàng)目4項(xiàng)，與企業(yè)合作4項(xiàng)等；主持申報(bào)發(fā)明專利46項(xiàng)，發(fā)表論文30多篇，出版學(xué)術(shù)專著3部等；帶領(lǐng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)獲得省級(jí)二等以上獎(jiǎng)勵(lì)54人次，廳級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)80多人次，2013年入選江蘇省啟東市“東疆英才扶持計(jì)劃”，2014年入選“國(guó)家創(chuàng)新人才推進(jìn)計(jì)劃”，2016年入選國(guó)家“特殊人才支持計(jì)劃”。
第1章緒論
1.1氫氣（H2）與液氫（LH2）物理特性 1
1.2液氫（LH2）國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.3液氫（LH2）國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.4液氫（LH2）低溫生產(chǎn)過程 6
1.4.1原料氫氣主要來源 8
1.4.2氫氣主要凈化方法 9
1.4.3氫氣制冷液化循環(huán) 10
1.4.4典型的氫液化系統(tǒng) 13
1.4.5氫氣液化系統(tǒng)設(shè)備 16
1.4.6液氫（LH2）板翅式主換熱裝備 17
本章小結(jié) 19
參考文獻(xiàn) 19
第2章30萬(wàn)立方米PFHE型液氮預(yù)冷五級(jí)膨脹制冷氫液化系統(tǒng)工藝裝備
2.1板翅式換熱器的發(fā)展 22
2.1.1總體發(fā)展概況 22
2.1.2國(guó)外發(fā)展概況 22
2.1.3國(guó)內(nèi)發(fā)展概況 24
2.2LH2板翅式換熱器設(shè)計(jì)目的 24
2.3板翅式換熱器構(gòu)造及工作原理 24
2.3.1板翅式換熱器基本單元 24
2.3.2板翅式換熱器翅片作用 24
2.3.3板翅式換熱器主要附件 24
2.4板翅式換熱器中氫氣的液化 25
2.5板翅式換熱器制冷系統(tǒng) 25
2.6板翅式換熱器工藝流程設(shè)計(jì) 25
2.7氫氣液化工藝流程設(shè)計(jì) 25
2.8制冷劑主要參數(shù)的確定 26
2.9各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 27
2.10氫液化流程工藝計(jì)算過程 28
2.10.1氫氣膨脹制冷循環(huán) 28
2.10.2氮?dú)馀蛎浿评溲h(huán) 33
2.11溫熵圖、壓焓圖繪制 37
2.12氫液化COP計(jì)算過程 38
2.12.1氫氣膨脹制冷循環(huán) 38
2.12.2氮?dú)馀蛎浿评溲h(huán) 40
2.13板翅式換熱器工藝計(jì)算過程 42
2.13.1氫1換熱器 42
2.13.2氫2換熱器 55
2.13.3氫3換熱器 62
2.13.4氫4換熱器 70
2.13.5氫5換熱器 74
2.13.6氮1換熱器 78
2.13.7氮2換熱器 81
2.13.8氮3換熱器 85
2.14板翅式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程 89
2.14.1封頭設(shè)計(jì) 89
2.14.2液壓試驗(yàn) 98
2.14.3接管設(shè)計(jì) 103
2.14.4接管補(bǔ)強(qiáng) 108
2.14.5法蘭和墊片 133
2.14.6隔板和封條設(shè)計(jì)造型 134
2.14.7換熱器的成型安裝 136
2.14.8換熱器的絕熱保冷 138
本章小結(jié) 138
參考文獻(xiàn) 139
第3章30萬(wàn)立方米PFHE型液氮預(yù)冷一級(jí)膨脹兩級(jí)節(jié)流氫液化工藝裝備
3.1一級(jí)膨脹兩級(jí)節(jié)流LH2板翅式主換熱器 142
3.2板翅式換熱器工藝設(shè)計(jì)計(jì)算概述 143
3.2.1板翅式換熱器設(shè)計(jì)步驟 143
3.2.2制冷劑設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 143
3.2.3氫氣液化工藝流程設(shè)計(jì) 143
3.3板翅式換熱器工藝計(jì)算過程 143
3.3.1一級(jí)設(shè)備預(yù)冷制冷過程 143
3.3.2二級(jí)設(shè)備預(yù)冷制冷過程 145
3.3.3三級(jí)設(shè)備預(yù)冷制冷過程 146
3.3.4四級(jí)設(shè)備預(yù)冷制冷過程 147
3.3.5一級(jí)換熱器流體參數(shù)計(jì)算 148
3.3.6二級(jí)換熱器流體參數(shù)計(jì)算 154
3.3.7三級(jí)換熱器流體參數(shù)計(jì)算 159
3.3.8四級(jí)換熱器流體參數(shù)計(jì)算 163
3.3.9一級(jí)板翅式換熱器傳熱面積計(jì)算 168
3.3.10二級(jí)板翅式換熱器傳熱面積計(jì)算 174
3.3.11三級(jí)板翅式換熱器傳熱面積計(jì)算 178
3.3.12四級(jí)板翅式換熱器傳熱面積計(jì)算 182
3.3.13換熱器壓力損失計(jì)算 185
3.4板翅式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 193
3.4.1封頭設(shè)計(jì) 193
3.4.2封頭計(jì)算 194
3.4.3EX1換熱器各個(gè)板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 194
3.4.4EX2換熱器各個(gè)板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 196
3.4.5EX3換熱器各個(gè)板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 197
3.4.6EX4換熱器各個(gè)側(cè)封頭壁厚計(jì)算 198
3.5液壓試驗(yàn) 200
3.5.1液壓試驗(yàn)?zāi)康? 200
3.5.2內(nèi)壓通道 200
3.5.3接管計(jì)算 204
3.6接管補(bǔ)強(qiáng) 207
3.6.1補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 207
3.6.2接管計(jì)算 207
3.6.3EX1換熱器補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 208
3.6.4EX2換熱器補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 213
3.6.5EX3換熱器補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 216
3.6.6EX4換熱器補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 220
3.7法蘭和墊片 224
3.8隔板、導(dǎo)流板及封條 224
3.8.1隔板厚度計(jì)算 224
3.8.2封條設(shè)計(jì)選擇 227
3.8.3導(dǎo)流板的選擇 227
3.9換熱器的成型安裝 227
3.9.1板束安裝規(guī)則 227
3.9.2焊接工藝和形式 228
3.9.3絕熱保冷設(shè)計(jì) 228
本章小結(jié) 229
參考文獻(xiàn) 229
第4章30萬(wàn)立方米PFHE型LNG預(yù)冷兩級(jí)氦膨脹五級(jí)氫液化工藝裝備
4.1LH2板翅式換熱器制冷工藝 230
4.2LH2板翅式換熱器的工藝計(jì)算 232
4.2.1板翅式換熱器工藝設(shè)計(jì) 232
4.2.2制冷劑設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 232
4.2.3氫氣液化工藝計(jì)算過程 232
4.3換熱器長(zhǎng)度計(jì)算 237
4.3.1一級(jí)換熱器流體參數(shù)計(jì)算 237
4.3.2一級(jí)板翅式換熱器傳熱面積計(jì)算 243
4.3.3二級(jí)換熱器流體參數(shù)計(jì)算 248
4.3.4二級(jí)板翅式換熱器傳熱面積計(jì)算 253
4.3.5三級(jí)換熱器流體參數(shù)計(jì)算 257
4.3.6三級(jí)板翅式換熱器傳熱面積計(jì)算 262
4.3.7四級(jí)換熱器流體參數(shù)計(jì)算 266
4.3.8四級(jí)板翅式換熱器傳熱面積計(jì)算 270
4.3.9五級(jí)換熱器流體參數(shù)計(jì)算 272
4.3.10五級(jí)板翅式換熱器傳熱面積計(jì)算 277
4.3.11換熱器壓力損失的計(jì)算 279
4.4板翅式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 288
4.4.1封頭設(shè)計(jì)選型 288
4.4.2EX1換熱器各個(gè)板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 289
4.4.3EX2換熱器各個(gè)板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 291
4.4.4EX3換熱器各個(gè)板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 292
4.4.5EX4換熱器各個(gè)板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 293
4.4.6EX5換熱器各個(gè)板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 294
4.5液壓試驗(yàn) 295
4.5.1液壓試驗(yàn)?zāi)康? 295
4.5.2內(nèi)壓通道 296
4.5.3接管計(jì)算 300
4.6接管補(bǔ)強(qiáng) 304
4.6.1開孔補(bǔ)強(qiáng)方式 304
4.6.2換熱器接管計(jì)算 304
4.6.3EX1換熱器補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 305
4.6.4EX2換熱器補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 310
4.6.5EX3換熱器補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 313
4.6.6EX4換熱器補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 317
4.6.7EX5換熱器補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 320
4.7法蘭與墊片選擇 323
4.8隔板、封條與導(dǎo)流板選擇 324
4.8.1隔板厚度計(jì)算 324
4.8.2封條設(shè)計(jì)選擇 327
4.8.3導(dǎo)流板形式選擇 327
4.9換熱器的成型安裝 327
4.9.1板束安裝規(guī)則 327
4.9.2焊接工藝形式 328
4.9.3試驗(yàn)、檢驗(yàn) 328
4.9.4絕熱保冷設(shè)計(jì) 328
本章小結(jié) 329
參考文獻(xiàn) 329
第5章30萬(wàn)立方米PFHE型四級(jí)氦膨脹制冷氫液化系統(tǒng)工藝裝備
5.1基于級(jí)聯(lián)式LH2液化工藝的板翅式主液化裝備 331
5.2LH2板翅式主液化裝備工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 333
5.2.1一級(jí)換熱器 333
5.2.2二級(jí)換熱器 333
5.2.3三級(jí)換熱器 333
5.2.4四級(jí)換熱器 334
5.2.5換熱器A 334
5.2.6換熱器B 335
5.2.7換熱器C 335
5.3板翅式換熱器流體參數(shù)及換熱器板束長(zhǎng)度計(jì)算 337
5.3.1一級(jí)換熱器流體參數(shù)計(jì)算(單層通道) 337
5.3.2二級(jí)換熱器流體參數(shù)計(jì)算(單層通道) 344
5.3.3三級(jí)換熱器流體參數(shù)計(jì)算(單層通道) 349
5.3.4四級(jí)換熱器流體參數(shù)計(jì)算(單層通道) 354
5.3.5換熱器A流體參數(shù)計(jì)算(單層通道) 359
5.3.6換熱器B流體參數(shù)計(jì)算(單層通道) 365
5.3.7換熱器C流體參數(shù)計(jì)算(單層通道) 370
5.4板翅式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 375
5.4.1封頭設(shè)計(jì)選型 375
5.4.2一級(jí)換熱器各個(gè)板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 376
5.4.3二級(jí)換熱器各個(gè)板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 376
5.4.4三級(jí)換熱器各個(gè)板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 377
5.4.5四級(jí)換熱器各個(gè)板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 378
5.4.6換熱器A各個(gè)板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 378
5.4.7換熱器B各個(gè)板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 379
5.4.8換熱器C各個(gè)板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 379
5.5液壓試驗(yàn) 381
5.5.1液壓試驗(yàn)?zāi)康? 381
5.5.2內(nèi)壓通道計(jì)算 383
5.5.3尺寸校核計(jì)算 384
5.6接管確定 386
5.6.1接管尺寸確定 386
5.6.2一級(jí)換熱器接管壁厚 386
5.6.3二級(jí)換熱器接管壁厚 387
5.6.4三級(jí)換熱器接管壁厚 387
5.6.5四級(jí)換熱器接管壁厚 387
5.6.6換熱器A接管壁厚 387
5.6.7換熱器B接管壁厚 387
5.6.8換熱器C接管壁厚 388
5.6.9接管尺寸匯總 388
5.7接管補(bǔ)強(qiáng) 389
5.7.1補(bǔ)強(qiáng)方式 389
5.7.2接管補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 389
5.7.3一級(jí)換熱器補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 390
5.7.4二級(jí)換熱器補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 392
5.7.5三級(jí)換熱器補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 394
5.7.6四級(jí)換熱器補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 396
5.7.7換熱器A補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 398
5.7.8換熱器B補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 400
5.7.9換熱器C補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 402
5.8法蘭與墊片選擇 404
5.8.1法蘭與墊片 404
5.8.2法蘭與墊片型號(hào)選擇 404
5.9隔板、封條與導(dǎo)流板選擇 404
5.9.1隔板厚度計(jì)算 404
5.9.2封條選擇 407
5.9.3導(dǎo)流板選擇 407
5.10換熱器的成型安裝 407
5.10.1換熱器組裝要求 407
5.10.2板束要求 408
5.10.3焊接要求 408
5.10.4封頭選擇 408
5.10.5試驗(yàn)、檢驗(yàn) 408
5.10.6換熱器安裝 409
5.10.7絕熱及保冷 409
本章小結(jié) 409
參考文獻(xiàn) 409
附錄
致謝
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