书籍详情
液化天然气装备设计技术：LNG铁路槽车卷
作者：张周卫、荣欣、汪雅红、代德山 著
出版社：化学工业出版社
出版时间：2023-09-01
ISBN：9787122427601
定价：¥148.00
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内容简介
本书主要涉及4 类液化天然气（LNG）铁路运输罐车系统结构设计，主要包括当前国际上流行的LNG 运输用各类型运输罐车设计及计算过程，如LNG 铁路运输罐车系统结构设计、LNG 铁路运输罐车系统传热及流场数值模拟、过临界超高速LNG 铁路槽车传热及流场数值模拟、过临界超高速LNG铁路槽车系统结构设计、高寒地区铁路沿线LNG 贮运站系统及主设备设计、高寒地区铁路沿线LNG贮运站系统传热及流场数值模拟、200m3 LNG 铁路集装箱系统结构设计等内容。其内容也涉及4 类较典型的LNG 低温槽车设计计算方法，可为LNG 铁路运输等关键环节中所涉及主要工艺技术及相应真空罐体的设计计算提供可参考样例，并有利于推进LNG 铁路槽车的标准化及相应LNG 液化铁路运输技术的国产化研发进程。本书可供从事液化天然气、化工机械、制冷及低温工程、石油化工及工程热物理领域内的研究人员、设计人员、工程技术人员等参考，也可供高等学校化工机械、能源化工、石油化工、制冷及低温工程、能源与系统工程等专业的师生参考。
作者简介
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。先后参与国家级项目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。先后带领团队荣获国家级银奖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第一层次，2020年入选“长江学者”特聘教授评委。
目录
第1章 绪论
1.1 天然气与LNG 001
1.1.1 天然气与LNG 的物理特性 001
1.1.2 LNG 主要用途 002
1.1.3 LNG 主要优点 003
1.1.4 我国LNG 供需区域分布 004
1.2 LNG 运输工具发展情况 005
1.2.1 LNG 运输方式 005
1.2.2 LNG 运输容器 009
1.3 国外研究现状分析 010
1.4 国内研究现状分析 013
1.5 我国LNG 铁路运输的可行性分析 017
1.6 过临界铁路运输 017
参考文献 019
第2章 LNG 铁路运输罐车系统结构设计
2.1 LNG 铁路运输罐车概述 020
2.1.1 LNG 铁路运输罐车背景 020
2.1.2 低温压力容器发展现状 022
2.2 LNG 铁路运输罐车设计基本参数 025
2.2.1 设计内容及思路 025
2.2.2 设计依据及标准 026
2.2.3 主要设计参数 026
2.3 LNG 铁路运输罐车结构的初步设计 027
2.3.1 内胆常规设计 027
2.3.2 保冷层设计计算 033
2.3.3 外胆常规设计 036
2.3.4 外胆加强圈设计 041
2.3.5 内压容器下支撑结构设计 043
2.3.6 车体通过性能校核 044
2.4 LNG 铁路运输罐车强度基本校核 045
2.4.1 质量载荷计算 045
2.4.2 内胆轴向定位支撑结构设计 046
2.4.3 开孔及补强计算 047
2.5 LNG 铁路运输罐车安全附件和管路设计 055
2.5.1 安全阀设计计算 055
2.5.2 爆破片设计计算 059
2.5.3 测量装置选型 060
2.5.4 真空夹层安全泄放装置的选型 061
2.5.5 扶梯和罐内管路设计 061
2.6 LNG 铁路运输罐车漏热校核设计计算 062
2.6.1 罐车夹层允许漏热 062
2.6.2 罐车支撑结构漏热 063
2.6.3 充泄管道漏热近似计算 064
2.7 LNG 铁路运输罐车卸载工艺流程 064
2.7.1 LNG 卸车方式 064
2.7.2 LNG 卸车操作流程 064
2.7.3 LNG 卸车工艺流程图 065
2.8 LNG 铁路运输罐车安全问题及管理措施 068
2.8.1 LNG 物性特点 068
2.8.2 LNG 运输安全问题 068
2.8.3 LNG 运输管理措施 069
2.9 罐车设计结果汇总 069
参考文献 071
第3章 LNG 铁路运输罐车系统传热及流场数值模拟
3.1 LNG 铁路运输设计概述 073
3.1.1 LNG 铁路罐车简介 073
3.1.2 数值模拟软件简介 074
3.2 LNG 铁路运输设计基本参数 076
3.2.1 设计依据标准 076
3.2.2 主要设计参数 076
3.3 LNG 铁路运输罐车结构设计 077
3.3.1 内胆常规设计 077
3.3.2 保冷层设计 079
3.3.3 外胆常规设计 083
3.3.4 内胆加强圈设计 084
3.3.5 内胆下支撑结构设计 086
3.4 LNG 铁路罐车强度基本校核 088
3.4.1 质量载荷计算 088
3.4.2 内胆轴向定位支撑结构设计 089
3.4.3 开孔及补强计算 090
3.5 LNG 铁路输运罐车流场和传热模拟 095
3.5.1 结构建模 095
3.5.2 流场分布模拟 095
参考文献 105
第4章 过临界超高速LNG 铁路槽车传热及流场数值模拟
4.1 球罐结构设计 106
4.1.1 基础资料 106
4.1.2 内压球壳计算 108
4.1.3 保冷层设计 111
4.1.4 外压球壳计算 112
4.1.5 球壳质量计算 113
4.1.6 载荷计算 116
4.1.7 支柱计算 119
4.1.8 地脚螺栓计算 125
4.1.9 支柱底板计算 126
4.1.10 拉杆计算 127
4.1.11 支柱与球壳连接最低点应力校核 130
4.1.12 安全泄放计算 132
4.2 流场数值及传热模拟 133
4.2.1 流场数值模拟 133
4.2.2 传热数值模拟 144
4.2.3 过临界传热模拟 149
参考文献 151
第5章 过临界超高速LNG 铁路槽车系统结构设计
5.1 概述 153
5.1.1 球罐发展历程 153
5.1.2 球罐简介 154
5.2 球罐初步设计 157
5.3 球罐设计计算 158
5.3.1 设计参数确定 158
5.3.2 内压球壳计算 159
5.3.3 保冷层设计计算 160
5.3.4 外压球壳计算 162
5.3.5 球罐质量计算 163
5.3.6 地震载荷计算 165
5.3.7 弯矩计算 167
5.3.8 支柱计算 167
5.3.9 地脚螺栓计算 174
5.3.10 支柱底板 176
5.3.11 拉杆计算 177
5.3.12 球罐与支柱连接最低点的应力校核 179
5.3.13 设计汇总 182
5.4 球壳瓣片尺寸计算 183
5.5 安全泄放计算 185
参考文献 187
第6章 高寒地区铁路沿线LNG 贮运站系统及主设备设计
6.1 球罐初步设计 188
6.1.1 设计参数确定 188
6.1.2 耐压试验压力 190
6.2 球罐设计计算 190
6.2.1 内压球壳计算 190
6.2.2 保冷层设计计算 192
6.2.3 外压球壳计算 194
6.2.4 球罐质量计算 195
6.2.5 地震载荷计算 197
6.2.6 弯矩计算 199
6.2.7 支柱计算 200
6.2.8 地脚螺栓计算 206
6.2.9 支柱底板计算 207
6.2.10 拉杆计算 208
6.2.11 连接最低点a 应力校核 210
6.2.12 连接焊缝强度校核 212
6.3 安全泄放计算 213
6.4 球壳分瓣计算 214
6.4.1 赤道板和上温带合板 214
6.4.2 赤道带 215
6.4.3 极板 216
6.5 LNG 汽化系统设计 220
6.5.1 汽化工艺流程 220
6.5.2 阀门与法兰选型 224
6.6 附件 224
参考文献 226
第7章 高寒地区铁路沿线LNG 贮运站系统传热及流场数值模拟
7.1 球罐设计计算 227
7.1.1 主要设计参数 227
7.1.2 设计依据标准 228
7.1.3 压力试验方法 228
7.2 球壳计算 229
7.2.1 内压球壳计算 229
7.2.2 保冷层设计计算 230
7.2.3 外压球壳计算 232
7.2.4 球罐质量计算 232
7.3 载荷计算 235
7.3.1 地震载荷计算 235
7.3.2 弯矩计算 237
7.3.3 支柱计算 237
7.3.4 地脚螺栓计算 244
7.3.5 支柱底板计算 245
7.3.6 拉杆计算 246
7.3.7 支柱与球壳连接最低点计算 249
7.3.8 支柱与球壳连接焊缝强度校核 251
7.4 结构设计总汇 251
7.5 流场数值及传热数值模拟 252
7.5.1 流场数值模拟 252
7.5.2 传热数值模拟 260
参考文献 268
第8章 200m3 LNG 铁路集装箱系统结构设计
8.1 LNG 铁路罐式集装箱系统 270
8.1.1 LNG 铁路集装箱简介 270
8.1.2 LNG 铁路罐式集装箱特点 271
8.1.3 LNG 铁路罐式集装箱设计原则 271
8.2 LNG 铁路罐式集装箱系统结构设计 273
8.2.1 铁路罐箱圆筒形式介绍 273
8.2.2 罐箱内圆筒设计计算 274
8.2.3 内圆筒结构设计 277
8.2.4 罐箱保冷层设计 278
8.2.5 外筒筒体设计计算 279
8.2.6 内圆筒容器支撑结构设计 283
8.2.7 安全附件选型 284
8.3 LNG 铁路罐式集装箱开孔及补强设计 285
8.3.1 人孔补强 285
8.3.2 应力校核计算 288
8.4 LNG 罐式集装箱安全部件设计选型 291
8.4.1 安全阀设计计算 291
8.4.2 扶梯设计 292
8.5 LNG 铁路罐式集装箱框架结构设计 292
8.5.1 材料选择 292
8.5.2 横梁应力计算 293
8.5.3 立柱应力计算 294
8.5.4 底部斜撑应力计算 295
8.5.5 斜撑及补强设计 296
参考文献 297
致谢
1.1 天然气与LNG 001
1.1.1 天然气与LNG 的物理特性 001
1.1.2 LNG 主要用途 002
1.1.3 LNG 主要优点 003
1.1.4 我国LNG 供需区域分布 004
1.2 LNG 运输工具发展情况 005
1.2.1 LNG 运输方式 005
1.2.2 LNG 运输容器 009
1.3 国外研究现状分析 010
1.4 国内研究现状分析 013
1.5 我国LNG 铁路运输的可行性分析 017
1.6 过临界铁路运输 017
参考文献 019
第2章 LNG 铁路运输罐车系统结构设计
2.1 LNG 铁路运输罐车概述 020
2.1.1 LNG 铁路运输罐车背景 020
2.1.2 低温压力容器发展现状 022
2.2 LNG 铁路运输罐车设计基本参数 025
2.2.1 设计内容及思路 025
2.2.2 设计依据及标准 026
2.2.3 主要设计参数 026
2.3 LNG 铁路运输罐车结构的初步设计 027
2.3.1 内胆常规设计 027
2.3.2 保冷层设计计算 033
2.3.3 外胆常规设计 036
2.3.4 外胆加强圈设计 041
2.3.5 内压容器下支撑结构设计 043
2.3.6 车体通过性能校核 044
2.4 LNG 铁路运输罐车强度基本校核 045
2.4.1 质量载荷计算 045
2.4.2 内胆轴向定位支撑结构设计 046
2.4.3 开孔及补强计算 047
2.5 LNG 铁路运输罐车安全附件和管路设计 055
2.5.1 安全阀设计计算 055
2.5.2 爆破片设计计算 059
2.5.3 测量装置选型 060
2.5.4 真空夹层安全泄放装置的选型 061
2.5.5 扶梯和罐内管路设计 061
2.6 LNG 铁路运输罐车漏热校核设计计算 062
2.6.1 罐车夹层允许漏热 062
2.6.2 罐车支撑结构漏热 063
2.6.3 充泄管道漏热近似计算 064
2.7 LNG 铁路运输罐车卸载工艺流程 064
2.7.1 LNG 卸车方式 064
2.7.2 LNG 卸车操作流程 064
2.7.3 LNG 卸车工艺流程图 065
2.8 LNG 铁路运输罐车安全问题及管理措施 068
2.8.1 LNG 物性特点 068
2.8.2 LNG 运输安全问题 068
2.8.3 LNG 运输管理措施 069
2.9 罐车设计结果汇总 069
参考文献 071
第3章 LNG 铁路运输罐车系统传热及流场数值模拟
3.1 LNG 铁路运输设计概述 073
3.1.1 LNG 铁路罐车简介 073
3.1.2 数值模拟软件简介 074
3.2 LNG 铁路运输设计基本参数 076
3.2.1 设计依据标准 076
3.2.2 主要设计参数 076
3.3 LNG 铁路运输罐车结构设计 077
3.3.1 内胆常规设计 077
3.3.2 保冷层设计 079
3.3.3 外胆常规设计 083
3.3.4 内胆加强圈设计 084
3.3.5 内胆下支撑结构设计 086
3.4 LNG 铁路罐车强度基本校核 088
3.4.1 质量载荷计算 088
3.4.2 内胆轴向定位支撑结构设计 089
3.4.3 开孔及补强计算 090
3.5 LNG 铁路输运罐车流场和传热模拟 095
3.5.1 结构建模 095
3.5.2 流场分布模拟 095
参考文献 105
第4章 过临界超高速LNG 铁路槽车传热及流场数值模拟
4.1 球罐结构设计 106
4.1.1 基础资料 106
4.1.2 内压球壳计算 108
4.1.3 保冷层设计 111
4.1.4 外压球壳计算 112
4.1.5 球壳质量计算 113
4.1.6 载荷计算 116
4.1.7 支柱计算 119
4.1.8 地脚螺栓计算 125
4.1.9 支柱底板计算 126
4.1.10 拉杆计算 127
4.1.11 支柱与球壳连接最低点应力校核 130
4.1.12 安全泄放计算 132
4.2 流场数值及传热模拟 133
4.2.1 流场数值模拟 133
4.2.2 传热数值模拟 144
4.2.3 过临界传热模拟 149
参考文献 151
第5章 过临界超高速LNG 铁路槽车系统结构设计
5.1 概述 153
5.1.1 球罐发展历程 153
5.1.2 球罐简介 154
5.2 球罐初步设计 157
5.3 球罐设计计算 158
5.3.1 设计参数确定 158
5.3.2 内压球壳计算 159
5.3.3 保冷层设计计算 160
5.3.4 外压球壳计算 162
5.3.5 球罐质量计算 163
5.3.6 地震载荷计算 165
5.3.7 弯矩计算 167
5.3.8 支柱计算 167
5.3.9 地脚螺栓计算 174
5.3.10 支柱底板 176
5.3.11 拉杆计算 177
5.3.12 球罐与支柱连接最低点的应力校核 179
5.3.13 设计汇总 182
5.4 球壳瓣片尺寸计算 183
5.5 安全泄放计算 185
参考文献 187
第6章 高寒地区铁路沿线LNG 贮运站系统及主设备设计
6.1 球罐初步设计 188
6.1.1 设计参数确定 188
6.1.2 耐压试验压力 190
6.2 球罐设计计算 190
6.2.1 内压球壳计算 190
6.2.2 保冷层设计计算 192
6.2.3 外压球壳计算 194
6.2.4 球罐质量计算 195
6.2.5 地震载荷计算 197
6.2.6 弯矩计算 199
6.2.7 支柱计算 200
6.2.8 地脚螺栓计算 206
6.2.9 支柱底板计算 207
6.2.10 拉杆计算 208
6.2.11 连接最低点a 应力校核 210
6.2.12 连接焊缝强度校核 212
6.3 安全泄放计算 213
6.4 球壳分瓣计算 214
6.4.1 赤道板和上温带合板 214
6.4.2 赤道带 215
6.4.3 极板 216
6.5 LNG 汽化系统设计 220
6.5.1 汽化工艺流程 220
6.5.2 阀门与法兰选型 224
6.6 附件 224
参考文献 226
第7章 高寒地区铁路沿线LNG 贮运站系统传热及流场数值模拟
7.1 球罐设计计算 227
7.1.1 主要设计参数 227
7.1.2 设计依据标准 228
7.1.3 压力试验方法 228
7.2 球壳计算 229
7.2.1 内压球壳计算 229
7.2.2 保冷层设计计算 230
7.2.3 外压球壳计算 232
7.2.4 球罐质量计算 232
7.3 载荷计算 235
7.3.1 地震载荷计算 235
7.3.2 弯矩计算 237
7.3.3 支柱计算 237
7.3.4 地脚螺栓计算 244
7.3.5 支柱底板计算 245
7.3.6 拉杆计算 246
7.3.7 支柱与球壳连接最低点计算 249
7.3.8 支柱与球壳连接焊缝强度校核 251
7.4 结构设计总汇 251
7.5 流场数值及传热数值模拟 252
7.5.1 流场数值模拟 252
7.5.2 传热数值模拟 260
参考文献 268
第8章 200m3 LNG 铁路集装箱系统结构设计
8.1 LNG 铁路罐式集装箱系统 270
8.1.1 LNG 铁路集装箱简介 270
8.1.2 LNG 铁路罐式集装箱特点 271
8.1.3 LNG 铁路罐式集装箱设计原则 271
8.2 LNG 铁路罐式集装箱系统结构设计 273
8.2.1 铁路罐箱圆筒形式介绍 273
8.2.2 罐箱内圆筒设计计算 274
8.2.3 内圆筒结构设计 277
8.2.4 罐箱保冷层设计 278
8.2.5 外筒筒体设计计算 279
8.2.6 内圆筒容器支撑结构设计 283
8.2.7 安全附件选型 284
8.3 LNG 铁路罐式集装箱开孔及补强设计 285
8.3.1 人孔补强 285
8.3.2 应力校核计算 288
8.4 LNG 罐式集装箱安全部件设计选型 291
8.4.1 安全阀设计计算 291
8.4.2 扶梯设计 292
8.5 LNG 铁路罐式集装箱框架结构设计 292
8.5.1 材料选择 292
8.5.2 横梁应力计算 293
8.5.3 立柱应力计算 294
8.5.4 底部斜撑应力计算 295
8.5.5 斜撑及补强设计 296
参考文献 297
致谢
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