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| 編輯推薦： |
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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低温制冷装备技术也得到相应快速发展。LNG液化工艺主要包括天然气预处理、液化、储存、运输、接收、再汽化等工艺单元，其中，液化工艺为核心工艺流程，主要应用低温制冷工艺技术制取-162℃低温环境并将天然气液化。本书主要围绕LNG混合制冷剂液化工艺及贮运工艺中所涉及的主要低温装备，研究开发LNG工艺流程中主要主要动力装备及储运装备的设计计算技术，主要包括螺旋压缩膨胀制冷机、天然气压缩机、混合制冷剂压缩机、BOG压缩机等装备的设计计算技术，为LNG液化、LNG储运、LNG接收及LNG汽化等关键环节中所涉及主要设备的设计计算提供可参考样例，并推进LNG系列装备及系统工艺技术的标准化及国产化进程。
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| 內容簡介： |
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本书主要围绕液化天然气（LNG）混合制冷剂液化工艺及储运工艺中所涉及的主要低温装备，研究开发LNG工艺流程中主要动力装备及储运装备的设计计算技术，主要包括混合制冷剂离心压缩机、天然气往复式压缩机、BOG压缩机、混合制冷机膨胀机、螺旋压缩膨胀制冷机、LNG潜液泵、LNG温控阀及其附件、LNG汽车加气系统、LNG大型储罐、10000m3液化天然气球罐、LNG立式储罐、LNG槽车等装备的设计计算技术，为LNG液化、LNG储运、LNG接收及LNG气化等关键环节中所涉及主要设备的设计计算提供可参考样例，并推进LNG 系列装备及系统工艺技术的标准化及国产化进程。本书不仅可供从事天然气、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、低温与制冷工程、动力工程等相关专业的师生参考。
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| 關於作者： |
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张周卫，兰州交通大学，教授，男，国家万人计划领军人才，国家 级创新创业人才，国家科技专家库专家，环境科学博士后，动力工程及工程热物理博士，毕业于西安交通大学能源与动力工程学院制冷及低温工程系，高级工程师，教授，主要从事空间低温制冷技术、压缩机械、真空低温设备、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，涉及系统耦合传热及传热数值模拟计算，低温节流减压装置、低温系统换热装备、低温冷屏蔽系统、高超声速飞行器空间低温制冷机理研究等；先后参与北京航空航天大学863系统项目子项目天然气涡旋压缩机、清华大学航天航空学院973系统子项目空间气流组织测试模拟环境室、总装备部空间低温红外辐射冷屏蔽系统研究、真空低温国防重点实验室空间低温流体流动特性实验研究、国家重点实验室空间低温流体自密封加注系统研究等，先后参与国家 级项目20多项，主持国家自然基金及国家创新基金等6项、甘肃省创新基金4项、甘肃省自然基金等项目4项，与企业合作4项等；主持申报发明专利46项，发表论文30多篇，出版学术专著3部等；带领创新创业团队获得省级二等以上奖励54人次，厅级以上奖励80多人次，2013年入选江苏省启东市东疆英才扶持计划，2014年入选国家创新人才推进计划，2016年入选国家特殊人才支持计划。
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| 目錄：
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第1章混合制冷剂离心压缩机设计计算
1.1设计中所涉知识点介绍002
1.1.1连续方程002
1.1.2欧拉方程002
1.1.3能量方程003
1.1.4速度三角形004
1.1.5伯努利方程004
1.2压缩过程和压缩功的说明005
1.2.1等熵压缩005
1.2.2多变压缩006
1.2.3压缩功与叶轮中的气体变化过程关系006
1.2.4压缩过程在T-S图上的表示007
1.2.5总耗功和功率009
1.2.6滞止参数的表示009
1.3压缩机效率的表达式010
1.3.1多变效率010
1.3.2绝热效率011
1.3.3等温效率is和流动效率hyd012
1.4压缩机各部的压缩过程012
1.4.1工作级间的等熵压缩过程012
1.4.2级中实际压缩过程013
1.5混合制冷剂压缩机设计013
1.5.1混合制冷剂压缩机设计任务013
1.5.2压缩机第一段设计计算014
1.5.3压缩机第二段设计计算035
1.5.4主轴的计算056
1.6离心式压缩机强度设计及轴向推力计算056
1.6.1转子强度设计056
1.6.2定子强度设计057
1.6.3机壳部分计算058
1.6.4轴向推力计算059
1.7离心式压缩机结构设计060
1.7.1转子的结构设计060
1.7.2定子的结构设计061
参考文献063
第2章天然气往复式压缩机设计计算
2.1总体设计064
2.1.1设计原始资料064
2.1.2天然气的物性参数065
2.1.3热力计算068
2.2动力计算076
2.2.1曲柄连杆机构及运动关系076
2.2.2作用力计算076
2.3气缸部分主要零件设计080
2.3.1气缸080
2.3.2气阀083
2.3.3活塞086
2.3.4填料和刮油器088
2.4基本部件的设计089
2.4.1曲轴089
2.4.2连杆090
2.4.3十字头096
2.4.4轴承097
2.5其他部件的设计097
2.5.1盘车装置097
2.5.2皮带轮和飞轮097
2.6气路系统098
2.6.1空气滤清器098
2.6.2液气分离器、缓冲器和储气罐098
2.7冷却系统098
2.7.1冷却系统及其对水质的要求098
2.7.2冷却器的结构设计098
参考文献098
第3章BOG压缩机设计计算
3.1压缩机的作用及分类100
3.1.1BOG压缩机的用途100
3.1.2BOG压缩机的种类100
3.2压缩机机组结构设计101
3.2.1主机结构设计101
3.2.2辅助设备设计102
3.3热力计算103
3.3.1初始条件103
3.3.2计算初始条件103
3.3.3确定压缩级数104
3.3.4计算各级名义压力104
3.3.5计算各级排气温度104
3.3.6计算各级排气系数105
3.3.7计算干气系数和抽气系数107
3.3.8压缩机的行程容积107
3.3.9确定活塞杆直径108
3.3.10确定气缸直径108
3.3.11修正各级公称压力和温度109
3.3.12计算活塞力110
3.3.13计算指示轴功率111
3.3.14计算实际轴功率112
3.3.15计算等温指示效率和等温效率112
3.3.16选用电动机112
3.4动力计算113
3.4.1绘制气体指示图113
3.4.2列的惯性力113
3.4.3计算飞轮矩116
3.5主要部件及零部件设计117
3.5.1活塞组件设计117
3.5.2气缸的设计124
3.5.3连杆的设计124
3.5.4曲轴设计131
3.5.5气阀132
3.5.6十字头136
3.5.7填料及密封材料136
参考文献136
第4章混合制冷剂膨胀机设计计算
4.1透平膨胀机的应用137
4.1.1透平膨胀机的分类137
4.1.2国内外透平膨胀机的发展概况139
4.2制冷剂139
4.2.1制冷剂的选用原则139
4.2.2混合制冷剂及其性质140
4.2.3混合制冷剂的选定140
4.3透平膨胀机的工艺计算141
4.3.1膨胀过程141
4.3.2多变过程分析142
4.3.3等熵过程分析143
4.3.4膨胀混合气体进入气相区的计算145
4.4混合制冷剂透平膨胀机的设计与计算147
4.4.1设计资料147
4.4.2混合制冷剂透平膨胀机的热力计算148
4.5透平膨胀机的损失和效率158
4.5.1工作轮轮背摩擦损失159
4.5.2工作轮轮背摩擦损失计算159
4.5.3工作轮内泄漏损失160
4.6透平膨胀机的运行、维护和故障处理160
4.6.1透平膨胀机的运行160
4.6.2透平膨胀机的维护和检修161
参考文献163
第5章螺旋压缩膨胀制冷机设计计算
5.1螺旋压缩膨胀制冷机164
5.1.1制冷压缩机的发展164
5.1.2螺旋压缩膨胀制冷机工作原理165
5.1.3螺旋压缩膨胀制冷机技术特点166
5.1.4螺旋压缩膨胀制冷机设计步骤167
5.1.5螺旋压缩膨胀制冷机设计方法167
5.2离心叶轮的设计计算168
5.2.1离心叶轮主要结构参数168
5.2.2后弯形叶轮参数的计算168
5.2.3压缩段级的总耗功171
5.2.4叶轮叶片强度计算172
5.2.5密封原理及结构形式175
5.2.6叶片扩压器设计计算178
5.3螺旋叶片的设计计算183
5.3.1压缩段膨胀段螺线方程183
5.3.2螺旋叶片设计参数185
5.3.3压缩过程计算186
5.4空气冷却器传热计算188
5.4.1传热系数和传热热阻188
5.4.2翅片效率和翅片热阻191
5.4.3空冷器管外传热及阻力计算195
5.5制冷过程设计计算198
5.5.1布雷顿制冷循环198
5.5.2膨胀过程计算203
5.6制冷剂的选择与应用204
5.6.1制冷系统常用制冷剂204
5.6.2对制冷剂要求205
5.6.3载冷剂205
5.6.4冷冻油206
5.7制冷机热工性能计算207
5.8空心轴壳体强度计算207
5.8.1空心轴圆筒强度207
5.8.2弹性分析208
5.8.3弹塑性分析209
5.8.4加肋圆柱形壳体强度和稳定性计算211
5.8.5相关案例212
参考文献213
第6章LNG潜液泵设计计算
6.1泵的主要零部件216
6.2泵的水力设计方法216
6.2.1模拟设计法216
6.2.2变型设计法217
6.2.3速度系数设计法217
6.2.4设计中关键问题的解决217
6.3LNG潜液泵的设计技术指标和设计计算218
6.3.1泵的基本参数的确定218
6.3.2泵转速的确定219
6.3.3泵比转速的计算219
6.3.4计算泵的效率220
6.3.5叶轮主要参数的选择和计算221
6.4压水室、吸水室的水力设计225
6.4.1压水室225
6.4.2压水室的设计226
6.4.3吸水室227
6.4.4吸水室的设计228
6.5泵的轴向力、径向力计算及平衡228
6.5.1轴向力的平衡228
6.5.2轴向力的计算228
6.5.3径向力的计算及平衡230
6.6低温潜液泵电机的选择231
6.6.1低温潜液泵电机的相关问题解决231
6.6.2电机的选择232
6.6.3电缆的选择232
6.6.4电气连接处的密封233
6.7泵主要零部件的强度计算233
6.7.1叶轮强度计算233
6.7.2轴承的选择234
6.8泵的各零部件材料的设计234
6.8.1奥氏体不锈钢234
6.8.2镍基硬质合金235
6.8.3等离子堆焊技术235
6.8.4深冷处理235
6.8.5冲击试验236
6.8.6拉伸试验236
参考文献236
第7章LNG温控阀及其附件设计计算
7.1LNG温控阀设计计算237
7.1.1LNG温控阀密封比压计算238
7.1.2LNG温控阀阀体壁厚计算239
7.1.3阀杆轴向力计算239
7.1.4阀杆总转矩计算239
7.1.5LNG温控阀阀杆应力校核240
7.1.6LNG温控阀阀杆稳定性分析241
7.1.7阀杆头部强度验算241
7.1.8LNG温控阀阀瓣应力校核242
7.1.9LNG温控阀中法兰连接螺栓242
7.1.10LNG温控阀中法兰强度验算243
7.1.11LNG温控阀阀盖强度验算244
7.1.12阀盖支架（T形加强筋）244
7.1.13中法兰螺栓扭紧力矩245
7.1.14密封结构计算246
7.2毛细管的设计计算与分析251
7.2.1毛细管的节流特性251
7.2.2毛细管长度对系统的影响252
7.2.3影响毛细管设计的几个参数252
7.2.4毛细管的计算方法254
7.3温控阀执行器256
7.3.1GMA热变形机理分析256
7.3.2感温包257
7.3.3感温介质257
7.3.4隔膜257
7.4温控阀截面弹簧的设计计算258
7.4.1异形钢丝弹簧特性及基本设计公式258
7.4.2异型钢丝弹簧设计变形公式的推导259
参考文献260
第8章LNG汽车加气系统设计计算
8.1液化天然气（LNG）汽车综述261
8.1.1LNG汽车的燃料系统261
8.1.2LNG汽车的充装262
8.1.3LNG汽车的运行及维护注意事项263
8.2LNG车载气瓶264
8.2.1LNG车载气瓶发展现状及应用264
8.2.2LNG车载气瓶的特点267
8.2.3LNG车载气瓶结构及操作原理268
8.3LNG汽车加气269
8.3.1稳定供气条件269
8.3.2气化量与供气量关系270
8.3.3LNG车载气瓶的计算273
8.3.4换热器的设计计算290
8.4加气机291
8.4.1加气机管路291
8.4.2加气机结构291
参考文献292
第9章LNG大型储罐设计计算
9.1LNG大型储罐293
9.1.1LNG的低温储罐运输293
9.1.2LNG低温储罐的特殊要求293
9.2LNG储罐内罐总体结构尺寸确定294
9.2.1储罐设计数据294
9.2.2LNG储罐几何尺寸294
9.2.3主要构件结构尺寸的计算296
9.2.4加强圈297
9.2.5罐底板尺寸300
9.2.6内罐罐底边缘板厚度与宽度确定300
9.3大型LNG储罐绝热计算302
9.3.1传热机理302
9.3.2基础数据302
9.3.3绝热计算303
9.4内罐罐体强度计算307
9.4.1水压试验307
9.4.2水压试验校核308
9.4.3气压试验309
9.4.4负压试验309
9.5LNG储罐抗震计算309
9.5.1自震周期的计算309
9.5.2储罐水平地震作用310
9.5.3罐壁抗震验算311
9.5.4罐内液面晃动波高312
9.5.5锚固罐的罐壁抗震验算312
9.5.6地脚螺栓个数确定313
9.6气升顶方案设计313
9.6.1平衡导向系统313
9.6.2密封装置系统314
9.6.3供气系统315
参考文献317
第10章10000m3液化天然气球罐设计计算
10.1球罐用钢318
10.1.1国内外球罐的常用钢种318
10.1.2几种典型球罐用钢318
10.2球罐设计320
10.2.1球壳结构320
10.2.2支座结构320
10.2.3拉杆结构320
10.2.4支柱与球壳连接下部结构321
10.2.5接管补强结构321
10.2.6球罐的设计方法321
10.3球罐设计322
10.3.1基本参数322
10.3.2基础资料322
10.4设计原则323
10.4.1设计规范的确定323
10.4.2压力试验方法323
10.5球壳设计324
10.5.1材料选用324
10.5.2内压球壳的计算325
10.5.3外压球壳的计算325
10.5.4球壳薄膜应力校核327
10.6球罐质量计算328
10.7载荷计算329
10.7.1自振周期329
10.7.2地震力330
10.7.3风载荷计算330
10.7.4弯矩计算330
10.7.5支柱计算330
10.7.6单个支柱弯矩331
10.7.7支柱稳定性校核332
10.7.8地脚螺栓计算333
10.7.9支柱底板计算334
10.7.10拉杆计算335
10.7.11支柱与球壳连接最低点a的应力校核336
10.7.12支柱与球壳连接焊缝的强度校核337
10.8安全泄放计算338
10.8.1安全阀排泄量338
10.8.2安全阀排放面积的计算338
参考文献339
第11章LNG立式储罐设计计算
11.1LNG立式储罐的特点340
11.2LNG立式储罐的设计341
11.2.1设计依据的标准及主要设计参数341
11.2.2LNG储罐结构的初步设计342
11.2.3LNG立式储罐强度校核348
11.3外罐的开孔补强计算356
11.3.1强度削弱系数计算356
11.3.2有效补强范围计算356
11.3.3有效补强面积Ae的计算357
11.4LNG立式储罐安全附件357
11.4.1安全阀的设计计算357
11.4.2爆破片的设计计算358
11.5LNG立式储罐及相关设备的选型359
11.5.1测温装置的选型359
11.5.2液位测量装置的选型359
11.5.3真空测量装置的选型360
11.5.4真空夹层安全泄放装置的选型360
11.6LNG立式储罐管路的设计360
11.7LNG储罐的漏热校核360
11.7.1夹层允许漏热360
11.7.2真空粉末绝热层综合漏热361
11.7.3内外罐下支撑漏热361
11.7.4内外罐定位支撑漏热361
11.7.5管道漏热近似计算362
参考文献363
第12章LNG槽车设计计算
12.1概述364
12.1.1背景364
12.1.2低温容器365
12.1.3LNG运输工具发展趋势366
12.2设计依据的标准及主要设计参数367
12.2.1设计依据的标准367
12.2.2主要设计参数367
12.3LNG槽车结构的初步设计367
12.3.1内胆的应变强化设计367
12.3.2内胆的常规设计369
12.3.3保冷层的设计计算369
12.3.4外胆的设计计算371
12.3.5内胆加强圈的设计372
12.3.6内压容器下支撑结构的设计372
12.4LNG槽车强度校核373
12.4.1设计条件373
12.4.2槽车质量载荷计算374
12.4.3内胆的轴向定位支撑结构的设计计算375
12.4.4开孔及补强计算375
12.5LNG槽车安全附件和管路的设计379
12.5.1安全阀的设计计算379
12.5.2爆破片的设计计算381
12.5.3测温装置的选型381
12.5.4液位测量装置的选型382
12.5.5真空测量装置的选型382
12.5.6真空夹层安全泄放装置的选型382
12.5.7管路的设计383
12.6LNG槽车的漏热校核383
12.6.1夹层允许漏热383
12.6.2高真空绝热层综合漏热383
12.6.3内外胆下支撑漏热384
12.6.4内外胆定位支撑漏热384
12.6.5管道漏热近似计算385
12.7校核表385
12.7.1内压圆筒校核385
12.7.2内压椭圆左封头校核386
12.7.3内胆椭圆右封头校核387
12.7.4外压圆筒校核388
12.7.5外压碟形左封头校核389
12.7.6外胆碟形右封头校核391
12.7.7卧式容器（三鞍座）校核392
12.8设计结果汇总395
参考文献396
致谢
附录
|
| 內容試閱：
|
随着低温制冷技术的不断发展，低温工艺及装备设计制造技术日趋完善，在工业、农业、国防及科研等领域内的作用日益凸显，尤其在石油化工、煤化工、天然气、空分等大型成套装备技术领域具有重要地位，已广泛应用于大型液化天然气（LNG）、百万吨化肥、百万吨甲醇、大型气体液化分离等重大系统装备技术工艺流程中。
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唯一方法，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低温制冷装备技术也得到相应快速发展。LNG液化工艺主要包括天然气预处理、液化、储存、运输、接收、再气化等工艺单元，其中，液化工艺为核心工艺流程，主要应用低温制冷工艺技术制取-162℃低温环境并将天然气液化。根据不同的LNG液化工艺，可设计并加工制造不同的制冷装备，主要包括天然气压缩机、制冷剂压缩机、天然气冷箱、BOG压缩机、气液分离器、大型空冷器、LNG膨胀机、四级节流阀及各种过程控制装备等。储运工艺技术中还包括大型LNG储罐、LNG立式储罐、LNG气化器、LNG潜液泵等。近年来，30万立方米以上LNG系统多采用混合制冷剂板翅式主换热装备及液化工艺技术，60万立方米以上大型LNG系统多采用混合制冷剂缠绕管式主换热装备及液化工艺技术，这两种混合制冷剂LNG液化工艺技术具有集约化程度高、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装备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使用费等，造价非常昂贵，后期维护及更换设备的费用同样巨大。由于大型LNG系统装备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制冷装备的设计计算带来了难题。
《液化天然气装备设计技术：动力储运卷》主要围绕LNG液化工艺及储运工艺中所涉及的主要装备技术，研究开发LNG液化工艺流程中核心动力装备及储运装备的设计计算技术，主要包括混合制冷剂离心压缩机、天然气往复式压缩机、BOG压缩机、混合制冷剂膨胀机、螺旋压缩膨胀制冷机、LNG潜液泵、LNG温控阀及其附件、LNG汽车加气系统、LNG大型储罐、10000m3液化天然气球罐、LNG立式储罐、LNG槽车共12类核心装备的设计计算技术，为LNG液化、LNG储运、LNG接收及LNG气化等关键环节中所涉及主要设备的设计计算提供可参考样例，并推进LNG系列装备及LNG系统工艺技术的标准化及国产化研究开发进程。
（1）混合制冷剂离心压缩机
混合制冷剂离心压缩机是大型LNG液化工艺流程中的核心动力设备，也是大型混合制冷剂低温制冷系统的核心设备之一，主要用于100万立方米以上MCHE型LNG液化系统，及60万立方米以上大型PFHE型LNG液化系统。由于混合制冷剂在压缩过程中存在预冷分凝过程，混合制冷剂压缩难以计算，压缩过程中存在很多不确定性等问题，给混合制冷剂离心压缩机的研究及设计带来了困难。本文基于通用离心压缩机设计计算过程，结合混合制冷剂物性计算过程，采用西安交通大学流体教研室提供的多级离心压缩机压缩过程计算方法，结合100万立方米MCHE型LNG液化混合制冷剂压缩机压缩工艺流程，采用正丁烷、异丁烷、丙烷、乙烯、氮气、甲烷六元混合制冷剂，两段四级压缩过程，中段冷却并分离提取正丁烷、异丁烷二元制冷剂，丙烷、乙烯、氮气、甲烷四元混合制冷剂进入二段压缩过程的工艺流程。经过近些年来对MCHE型LNG液化系统的研究与开发，本书给出了一种六元混合制冷剂离心式压缩机设计计算模型，供相关行业的同行参考，以利于推进大型LNG混合制冷剂离心式压缩机的国产化进程。
（2）天然气往复式压缩机
LNG液化工艺用天然气压缩机是LNG液化流程中的主要动力设备之一，是将管道送来的低压天然气增压后，送至主换热设备并液化，从而使天然气在接近4.3MPa压力下液化，一来可以节省液化过程中天然气管道占用空间，缩小主换热器的换热面积及总体尺寸；二来让天然气压力高于主要成分甲烷的临界压力，整体液化温度高于标准沸点，便于天然气液化。天然气压缩机是将机械能转变为气体压力能的机械，而往复式压缩机又因排气压力高、排气压力稳定、价格相对较低，还可实现小气量、高压力等优点，已成为工业上使用量大、使用面广的一种通用机械。近年来，管道天然气增压功率及流量逐渐增大，在3MW以下中小型LNG液化系统中，通常采用往复式压缩机。往复式压缩机，主要由机座和工作腔两大部分组成，机座部分包括机身、曲轴、连杆、十字头组件等；工作腔部分包括气缸、活塞、活塞杆、活塞环与填料、气阀组件等，而在压缩机工艺计算中，热力计算和动力计算又是最重要的环节。往复式压缩机的动力和热力计算结果将是总体设计的依据，其精确程
度会体现压缩机的设计水平。本书给出了天然气往复式压缩机设计计算模型，供相关行业的同行参考。
（3）BOG压缩机
BOG压缩机是LNG液化过程中不可缺少的主要动力设备之一，为大型LNG储罐等配套设施，是LNG饱和蒸气返回主液化系统的主要动力设备，具有压缩-162℃以上温度低温蒸气的特点。BOG压缩一般采用往复式较多，其压缩机头具有防冻、防霜等特点。本书给出BOG压缩机设计计算模型，供相关行业的同行参考。
（4）混合制冷剂膨胀机
混合制冷剂膨胀机是LNG液化膨胀制冷过程获取冷量所必备的设备，是膨胀制冷液化工艺中的核心设备之一，其主要原理是利用有一定压力的混合制冷剂气体在透平膨胀机内进行绝热等熵膨胀对外做功而消耗气体本身的内能，从而使混合制冷剂气体自身强烈地冷却而达到制冷的目的。目前，从LNG低温液化、空分到极低温氢、氦的液化制冷，都有透平膨胀机的应用。本书根据透平膨胀机膨胀制冷原理，给出了混合制冷剂膨胀机的设计计算方法，仅供参考。
（5）螺旋压缩膨胀制冷机
螺旋压缩膨胀制冷机采用完全轴对称且同轴线结构的螺旋压缩机头、电动机及螺旋膨胀机头，应用近似布雷顿循环制冷原理，较布雷顿循环更接近等温压缩过程的循环方式，压缩功相对较小，可回收膨胀功，COP较高；应用多级螺旋压缩叶片逐级改变螺旋压缩叶片螺距及螺旋上升角、逐级扩压再压缩的连续压缩方法，实现高速螺旋叶轮对气体的多级离心冲压压缩过程；通过增大螺旋膨胀叶片螺距及螺旋上升角，高压气流逐渐膨胀加速的连续膨胀做功方法，实现气体对螺旋叶片膨胀做功过程及降温过程；采用气流多级轴向扩压再膨胀的方法带动螺旋叶片高速旋转，实现气流对多级螺旋叶片逐级膨胀做功并降温的过程；结构简洁精巧，外形似圆柱形，可直接连接至管道中，实现高温气体的开式低温制冷过程。该技术由兰州交通大学张周卫等提出，并给出了螺旋压缩膨胀制冷机设计计算模型，供相关行业的同行参考。
（6）LNG潜液泵
作为整个LNG加气站的动力装置，LNG低温泵的性能要求最主要的是耐低温且绝热效果好，以及承受出口高压。其次是气密性和电气方面的安全性能要求比普通泵高很多。低温泵必须有足够的压力和流量范围，以适应不同级别的汽车LNG储存系统;要尽可能减少运行时产生的热量，以防止引发LNG气化；不可出现两相流，否则会造成泵的损坏。LNG汽车加气站用潜液泵主要由泵、泵夹套和电动机组成。采用离心式结构体，转速高、质量轻，这种高速离心式LNG潜液泵采用屏蔽电动机一体轴配装泵体、叶轮、导流器、诱导轮等部件，通过变频控制器控制电动机的转速。其结构设计为屏蔽电动机和泵体全部浸没在低温液体中，达到零泄漏的方式。本书根据LNG潜液泵增压原理，给出了LNG潜液泵的设计计算方法，仅供参考。
（7）LNG温控阀及其附件
温度控制阀是流量调节阀在温度控制领域的典型应用，其基本原理：通过控制换热器，空调机组或其他用热、冷设备，一次热冷媒入口流量，以达到控制设备出口温度的目的。当负荷产生变化时，通过改变阀门开启度调节流量，以消除负荷波动造成的影响，使温度恢复至设定的值。本书给出了一种LNG温控设计计算模型，供相关行业的同行参考。
（8）LNG汽车加气系统
以LNG为燃料的汽车称为LNG汽车，一般分三种形式：第一种为完全以LNG为燃料的纯LNG汽车；第二种为LNG与柴油混合使用的双燃料LNG汽车；第三种为LNG与汽油混合使用的双燃料LNG汽车。这几种LNG汽车的燃气系统基本相同，都是将LNG储存在车用储罐内，通过气化装置气化为0.5MPa左右的气体供给发动机，其主要构成有LNG储罐、气化器、减压调压阀、混合器和控制系统等。本书主要给出了LNG汽车车载LNG储罐等的设计计算模型，供相关行业的同行参考。
（9）LNG大型储罐
LNG大型储罐主要用于LNG接收站或LNG液化工厂末端，为接收LNG的最主要设备。LNG接收站内一般有多个大型LNG储罐，设计容积从几万立方米到几十万立方米，投资造价很高。LNG大型储罐结构形式有单包容罐、双包容罐、全包容罐和膜式罐等。本文给出了一种LNG大型储罐的设计计算模型，供相关行业的同行参考。
（10）10000m3液化天然气球罐
10000m3液化天然气球罐是一种常用的LNG储存罐体，为中小型LNG接收站内核心设备，一般一个接收站可由几个罐体组成。LNG球罐主要由真空双壳体组成，外层安装水平环路，用以均匀罐内LNG温度，避免罐内LNG温度分层。LNG球罐是一个大型、复杂的焊接壳体，它涉及材料、结构、焊接、热处理、无损检测等多方面技术，对球罐设计方法和理论、选材和材料评价体系、高性能材料的焊接及热处理技术、大板片球罐制造技术的理论和实际都有重要作用。球形储罐与其他形式的压力容器比较，有许多突出的优点。如与同等容量、相同工作压力的圆筒形压力容器比较，球罐表面积小，所需钢板厚度较薄，因而具有耗钢量少、重量轻的优点。本书给出了10000m3LNG球罐的设计计算方法，仅供参考。
（11）LNG立式储罐
LNG立式储罐一般是垂直圆柱形双层真空储罐，具有耐低温特性，要求储液具有良好的耐低温性能和优异的保冷性能。储罐内LNG一般储存在101325Pa、-162℃饱和状态。内罐壁要求耐低温材料，一般选用A537CL2、A516Gr60等材料。在内罐和外罐之间填充高性能的保冷材料。罐底保冷材料还要有足够的承压性能。本书给出了一种LNG立式储罐设计计算模型，供相关行业的同行参考。
（12）LNG槽车
LNG槽车主要由双层平卧真空罐体与汽车底盘两部分组成。作为LNG陆地运输的最主要的工具，因其具有很强的灵活性和经济性，已得到了广泛应用。目前，我国使用的LNG槽车主要有两种形式，LNG半挂式运输槽车和LNG集装箱式罐车。半挂式运输槽车有效容积为36m3，集装箱式有效容积为40m3。本书给出了LNG槽车设计计算模型，供相关行业的同行参考。
本书共分12章，第1章、第3～5章、第8～10章由张周卫、郭舜之负责撰写并编辑整理，第2章、第6章、第7章、第11章、第12章由汪雅红、赵丽负责撰写并编辑整理。全书最后由张周卫统稿。
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），甘肃省自然科学基金（编号：1208RJZA234）等支持。
本书按照目前所列装备设计计算开发进度，重点针对12项装备进行研究开发，总结设计计算方法，并与相关行业内的研究人员共同分享。
由于水平有限、时间有限及其他原因，本书中难免存在疏漏与不足之处，希望同行及广大读者批评指正。
兰州交通大学
张周卫 赵丽 汪雅红 郭舜之
2017年12月
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