氢气液化工艺装备与技术

第1章绪论
1．1氢气（H2）与液氢（LH2）物理特性 1
1．2液氢（LH2）国外发展现状 3
1．3液氢（LH2）国内发展现状 5
1．4液氢（LH2）低温生产过程 6
1．4．1原料氢气主要来源 8
1．4．2氢气主要净化方法 9
1．4．3氢气制冷液化循环 10
1．4．4典型的氢液化系统 13
1．4．5氢气液化系统设备 16
1．4．6液氢（LH2）板翅式主换热装备 17
本章小结 19
参考文献 19

第2章30万立方米PFHE型液氮预冷五级膨胀制冷氢液化系统工艺装备
2．1板翅式换热器的发展 22
2．1．1总体发展概况 22
2．1．2国外发展概况 22
2．1．3国内发展概况 24
2．2LH2板翅式换热器设计目的 24
2．3板翅式换热器构造及工作原理 24
2．3．1板翅式换热器基本单元 24
2．3．2板翅式换热器翅片作用 24
2．3．3板翅式换热器主要附件 24
2．4板翅式换热器中氢气的液化 25
2．5板翅式换热器制冷系统 25
2．6板翅式换热器工艺流程设计 25
2．7氢气液化工艺流程设计 25
2．8制冷剂主要参数的确定 26
2．9各状态点参数设计计算 27
2．10氢液化流程工艺计算过程 28
2．10．1氢气膨胀制冷循环 28
2．10．2氮气膨胀制冷循环 33
2．11温熵图、压焓图绘制 37
2．12氢液化COP计算过程 38
2．12．1氢气膨胀制冷循环 38
2．12．2氮气膨胀制冷循环 40
2．13板翅式换热器工艺计算过程 42
2．13．1氢1换热器 42
2．13．2氢2换热器 55
2．13．3氢3换热器 62
2．13．4氢4换热器 70
2．13．5氢5换热器 74
2．13．6氮1换热器 78
2．13．7氮2换热器 81
2．13．8氮3换热器 85
2．14板翅式换热器结构设计过程 89
2．14．1封头设计 89
2．14．2液压试验 98
2．14．3接管设计 103
2．14．4接管补强 108
2．14．5法兰和垫片 133
2．14．6隔板和封条设计造型 134
2．14．7换热器的成型安装 136
2．14．8换热器的绝热保冷 138
本章小结 138
参考文献 139

第3章30万立方米PFHE型液氮预冷一级膨胀两级节流氢液化工艺装备
3．1一级膨胀两级节流LH2板翅式主换热器 142
3．2板翅式换热器工艺设计计算概述 143
3．2．1板翅式换热器设计步骤 143
3．2．2制冷剂设计参数的确定 143
3．2．3氢气液化工艺流程设计 143
3．3板翅式换热器工艺计算过程 143
3．3．1一级设备预冷制冷过程 143
3．3．2二级设备预冷制冷过程 145
3．3．3三级设备预冷制冷过程 146
3．3．4四级设备预冷制冷过程 147
3．3．5一级换热器流体参数计算 148
3．3．6二级换热器流体参数计算 154
3．3．7三级换热器流体参数计算 159
3．3．8四级换热器流体参数计算 163
3．3．9一级板翅式换热器传热面积计算 168
3．3．10二级板翅式换热器传热面积计算 174
3．3．11三级板翅式换热器传热面积计算 178
3．3．12四级板翅式换热器传热面积计算 182
3．3．13换热器压力损失计算 185
3．4板翅式换热器结构设计 193
3．4．1封头设计 193
3．4．2封头计算 194
3．4．3EX1换热器各个板侧封头壁厚计算 194
3．4．4EX2换热器各个板侧封头壁厚计算 196
3．4．5EX3换热器各个板侧封头壁厚计算 197
3．4．6EX4换热器各个侧封头壁厚计算 198
3．5液压试验 200
3．5．1液压试验目的 200
3．5．2内压通道 200
3．5．3接管计算 204
3．6接管补强 207
3．6．1补强计算 207
3．6．2接管计算 207
3．6．3EX1换热器补强面积计算 208
3．6．4EX2换热器补强面积计算 213
3．6．5EX3换热器补强面积计算 216
3．6．6EX4换热器补强面积计算 220
3．7法兰和垫片 224
3．8隔板、导流板及封条 224
3．8．1隔板厚度计算 224
3．8．2封条设计选择 227
3．8．3导流板的选择 227
3．9换热器的成型安装 227
3．9．1板束安装规则 227
3．9．2焊接工艺和形式 228
3．9．3绝热保冷设计 228
本章小结 229
参考文献 229

第4章30万立方米PFHE型LNG预冷两级氦膨胀五级氢液化工艺装备
4．1LH2板翅式换热器制冷工艺 230
4．2LH2板翅式换热器的工艺计算 232
4．2．1板翅式换热器工艺设计 232
4．2．2制冷剂设计参数的确定 232
4．2．3氢气液化工艺计算过程 232
4．3换热器长度计算 237
4．3．1一级换热器流体参数计算 237
4．3．2一级板翅式换热器传热面积计算 243
4．3．3二级换热器流体参数计算 248
4．3．4二级板翅式换热器传热面积计算 253
4．3．5三级换热器流体参数计算 257
4．3．6三级板翅式换热器传热面积计算 262
4．3．7四级换热器流体参数计算 266
4．3．8四级板翅式换热器传热面积计算 270
4．3．9五级换热器流体参数计算 272
4．3．10五级板翅式换热器传热面积计算 277
4．3．11换热器压力损失的计算 279
4．4板翅式换热器结构设计 288
4．4．1封头设计选型 288
4．4．2EX1换热器各个板侧封头壁厚计算 289
4．4．3EX2换热器各个板侧封头壁厚计算 291
4．4．4EX3换热器各个板侧封头壁厚计算 292
4．4．5EX4换热器各个板侧封头壁厚计算 293
4．4．6EX5换热器各个板侧封头壁厚计算 294
4．5液压试验 295
4．5．1液压试验目的 295
4．5．2内压通道 296
4．5．3接管计算 300
4．6接管补强 304
4．6．1开孔补强方式 304
4．6．2换热器接管计算 304
4．6．3EX1换热器补强面积计算 305
4．6．4EX2换热器补强面积计算 310
4．6．5EX3换热器补强面积计算 313
4．6．6EX4换热器补强面积计算 317
4．6．7EX5换热器补强面积计算 320
4．7法兰与垫片选择 323
4．8隔板、封条与导流板选择 324
4．8．1隔板厚度计算 324
4．8．2封条设计选择 327
4．8．3导流板形式选择 327
4．9换热器的成型安装 327
4．9．1板束安装规则 327
4．9．2焊接工艺形式 328
4．9．3试验、检验 328
4．9．4绝热保冷设计 328
本章小结 329
参考文献 329

第5章30万立方米PFHE型四级氦膨胀制冷氢液化系统工艺装备
5．1基于级联式LH2液化工艺的板翅式主液化装备 331
5．2LH2板翅式主液化装备工艺设计计算 333
5．2．1一级换热器 333
5．2．2二级换热器 333
5．2．3三级换热器 333
5．2．4四级换热器 334
5．2．5换热器A 334
5．2．6换热器B 335
5．2．7换热器C 335
5．3板翅式换热器流体参数及换热器板束长度计算 337
5．3．1一级换热器流体参数计算(单层通道) 337
5．3．2二级换热器流体参数计算(单层通道) 344
5．3．3三级换热器流体参数计算(单层通道) 349
5．3．4四级换热器流体参数计算(单层通道) 354
5．3．5换热器A流体参数计算(单层通道) 359
5．3．6换热器B流体参数计算(单层通道) 365
5．3．7换热器C流体参数计算(单层通道) 370
5．4板翅式换热器结构设计 375
5．4．1封头设计选型 375
5．4．2一级换热器各个板侧封头壁厚计算 376
5．4．3二级换热器各个板侧封头壁厚计算 376
5．4．4三级换热器各个板侧封头壁厚计算 377
5．4．5四级换热器各个板侧封头壁厚计算 378
5．4．6换热器A各个板侧封头壁厚计算 378
5．4．7换热器B各个板侧封头壁厚计算 379
5．4．8换热器C各个板侧封头壁厚计算 379
5．5液压试验 381
5．5．1液压试验目的 381
5．5．2内压通道计算 383
5．5．3尺寸校核计算 384
5．6接管确定 386
5．6．1接管尺寸确定 386
5．6．2一级换热器接管壁厚 386
5．6．3二级换热器接管壁厚 387
5．6．4三级换热器接管壁厚 387
5．6．5四级换热器接管壁厚 387
5．6．6换热器A接管壁厚 387
5．6．7换热器B接管壁厚 387
5．6．8换热器C接管壁厚 388
5．6．9接管尺寸汇总 388
5．7接管补强 389
5．7．1补强方式 389
5．7．2接管补强计算 389
5．7．3一级换热器补强面积计算 390
5．7．4二级换热器补强面积计算 392
5．7．5三级换热器补强面积计算 394
5．7．6四级换热器补强面积计算 396
5．7．7换热器A补强面积计算 398
5．7．8换热器B补强面积计算 400
5．7．9换热器C补强面积计算 402
5．8法兰与垫片选择 404
5．8．1法兰与垫片 404
5．8．2法兰与垫片型号选择 404
5．9隔板、封条与导流板选择 404
5．9．1隔板厚度计算 404
5．9．2封条选择 407
5．9．3导流板选择 407
5．10换热器的成型安装 407
5．10．1换热器组装要求 407
5．10．2板束要求 408
5．10．3焊接要求 408
5．10．4封头选择 408
5．10．5试验、检验 408
5．10．6换热器安装 409
5．10．7绝热及保冷 409
本章小结 409
参考文献 409

附录

致谢