氫氣液化工藝裝備與技術(shù)

第1章緒論
1．1氫氣（H2）與液氫（LH2）物理特性 1
1．2液氫（LH2）國外發(fā)展現(xiàn)狀 3
1．3液氫（LH2）國內(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30萬立方米PFHE型液氮預(yù)冷五級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國外發(fā)展概況 22
2．1．3國內(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30萬立方米PFHE型液氮預(yù)冷一級膨脹兩級節(jié)流氫液化工藝裝備
3．1一級膨脹兩級節(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
3．3．1一級設(shè)備預(yù)冷制冷過程 143
3．3．2二級設(shè)備預(yù)冷制冷過程 145
3．3．3三級設(shè)備預(yù)冷制冷過程 146
3．3．4四級設(shè)備預(yù)冷制冷過程 147
3．3．5一級換熱器流體參數(shù)計(jì)算 148
3．3．6二級換熱器流體參數(shù)計(jì)算 154
3．3．7三級換熱器流體參數(shù)計(jì)算 159
3．3．8四級換熱器流體參數(shù)計(jì)算 163
3．3．9一級板翅式換熱器傳熱面積計(jì)算 168
3．3．10二級板翅式換熱器傳熱面積計(jì)算 174
3．3．11三級板翅式換熱器傳熱面積計(jì)算 178
3．3．12四級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換熱器各個板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 194
3．4．4EX2換熱器各個板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 196
3．4．5EX3換熱器各個板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 197
3．4．6EX4換熱器各個側(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30萬立方米PFHE型LNG預(yù)冷兩級氦膨脹五級氫液化工藝裝備
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換熱器長度計(jì)算 237
4．3．1一級換熱器流體參數(shù)計(jì)算 237
4．3．2一級板翅式換熱器傳熱面積計(jì)算 243
4．3．3二級換熱器流體參數(shù)計(jì)算 248
4．3．4二級板翅式換熱器傳熱面積計(jì)算 253
4．3．5三級換熱器流體參數(shù)計(jì)算 257
4．3．6三級板翅式換熱器傳熱面積計(jì)算 262
4．3．7四級換熱器流體參數(shù)計(jì)算 266
4．3．8四級板翅式換熱器傳熱面積計(jì)算 270
4．3．9五級換熱器流體參數(shù)計(jì)算 272
4．3．10五級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換熱器各個板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 289
4．4．3EX2換熱器各個板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 291
4．4．4EX3換熱器各個板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 292
4．4．5EX4換熱器各個板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 293
4．4．6EX5換熱器各個板側(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30萬立方米PFHE型四級氦膨脹制冷氫液化系統(tǒng)工藝裝備
5．1基于級聯(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
5．2．1一級換熱器 333
5．2．2二級換熱器 333
5．2．3三級換熱器 333
5．2．4四級換熱器 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)及換熱器板束長度計(jì)算 337
5．3．1一級換熱器流體參數(shù)計(jì)算(單層通道) 337
5．3．2二級換熱器流體參數(shù)計(jì)算(單層通道) 344
5．3．3三級換熱器流體參數(shù)計(jì)算(單層通道) 349
5．3．4四級換熱器流體參數(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
5．4．2一級換熱器各個板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 376
5．4．3二級換熱器各個板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 376
5．4．4三級換熱器各個板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 377
5．4．5四級換熱器各個板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 378
5．4．6換熱器A各個板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 378
5．4．7換熱器B各個板側(cè)封頭壁厚計(jì)算 379
5．4．8換熱器C各個板側(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
5．6．2一級換熱器接管壁厚 386
5．6．3二級換熱器接管壁厚 387
5．6．4三級換熱器接管壁厚 387
5．6．5四級換熱器接管壁厚 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
5．7．3一級換熱器補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 390
5．7．4二級換熱器補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 392
5．7．5三級換熱器補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 394
5．7．6四級換熱器補(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