在大力提倡环保清洁能源的如今，液化天然气（LNG）被越来越广泛的使用。在压缩储存时，消耗了大量的能量对其加压制冷，这样使得LNG本身又多了很多能够利用的冷能。利用其中冷能不仅有效的防止了能源的浪费，而且在制冷领域有独特的优势。在LNG气化燃烧之前，增加冷能提取装置，利用其中的冷能。设计使用换热器能有效的提取使用其中的冷能。在设计换热器的时候，对其中的传热管的长度、数量、内径的设计，折流板的数量，壳程数管程数的确定是换热器设计的主要部分。之后再对换热器零件，比如管箱、浮头、浮头盖、固定管板等零件进行的设计。按照装配步骤与装配方法依次组装起来。根据换热器设计计算的数据，对换热器进行三维建模虚拟装配，做出换热器的三维模型。关键词：LNG；冷能；换热器。目录
第一章 绪论 1
1.1 论文研究的背景和意义 1
1.2 LNG冷能回收发展情况与遇到的问题 1
1.3 论文的研究内容 1
第二章 LNG冷能收集装置的零件选择 3
2.1总体设计 3
2.2传输控制部件的设计 3
2.2.1 管道 3
2.2.2 流量计 4
2.2.3 阀门 4
2.2.4 高压气体压力泵 5
第三章 换热器的设计 7
3.1 换热器的介绍 7
3.2 确定设计方案 7
3.2.1 选择换热器的类型 7
3.2.2 流动空间以及流动速度的确定 7
3.3 计算总传热系数 8
3.4 传热面积的初值计算 9
3.5 初步设计换热器结构 10
3.6 壳程换热系数计算 10
3.7 总传热系数 10
3.8第二次假设计算 11
3.8.1 传热面积初值计算 11
3.8.2 设计传热器结构 11
3.8.3 壳程换热系数计算 12
3.8.4 总换热系数计算 13
3.9 核算管程压强降 13
3.10核算壳程压强降 14
第四章 零件的设计计算 16
4.1 壳体的
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3.8.1 传热面积初值计算 11
3.8.2 设计传热器结构 11
3.8.3 壳程换热系数计算 12
3.8.4 总换热系数计算 13
3.9 核算管程压强降 13
3.10核算壳程压强降 14
第四章 零件的设计计算 16
4.1 壳体的计算 16
4.2 管箱 17
4.3 固定的管板 18
4.4 折流板 18
4.5 拉杆 19
4.6 浮头 19
4.7 浮头盖 20
4.8 补强圈 21
4.9 法兰 22
4.10 支座 22
4.11 安装与拆卸 23
第五章 三维建模与虚拟装配 25
5.1 壳体的三维建模 25
5.2 管箱的三维建模 27
5.3 浮头盖的三维建模 29
5.4 固定管板的三维建模 30
5.5 折流板的三维建模 31
5.6 支撑架的建模 31
5.7 壳体的虚拟装配 32
5.8 浮头零件的三维建模 37
5.8.1 浮头前法兰圈的建模 37
5.8.2 浮头后法兰的建模 38
5.8.3 浮头管板的建模 40
5.8.5 浮头的虚拟装配 42
结论 45
参考文献 46
致谢 47
第一章 绪论
1.1 论文研究的背景和意义
随着天然气的广泛利用，LNG也越来越被广泛的使用，但是LNG中的冷能却没有被有效的利用，大多是被释放到空气中去，一定程度上对环境造成了污染。而LNG中蕴含的冷能却十分的可观，并且十分的纯净，对环境也不会产生污染物质。LNG冷能的有效利用，将在制作干冰、储藏室的冷却制冷、海水淡化等中起到了很好的作用，减少了能源的浪费，方便了人们的生活。
1.2 LNG冷能回收发展情况与遇到的问题
如今社会各个地方、企业十分注重回收和利用LNG的冷能，尤其日本、中国等亚洲东部的国家地区，对LNG冷能回收利用都进行了大量的研究实验。在液化空气，分离空气中的各种气体；利用其中的冷能来液化二氧化碳制作纯净干冰，减少电能的耗费；采用LNG中的冷能来给保鲜冷库提供冷能，保存物品；利用冷能冷冻橡胶，使橡胶容易被破碎，处理废旧橡胶；用LNG膨胀驱动涡轮发电机技术实现低温发电等领域进行了商业性的应用。一些企业在研究利用LNG中的冷能时，得到各方面的大力支持，当地政府给以资金、政策的扶持，使得他们在经济和社会方面获得了巨大的收益。LNG冷能利用产业大多以节能减排、工艺性能、经济效益等多项方面作为产业发展的指标，科学规划逐层利用冷能项目，温度从低到高，逐层的利用LNG冷能，实现冷能的高利用率。努力的来实践“温度之间的对口、高能量多利用、低能量少利用”的梯级逐层的利用LNG，争取最大的来利用LNG中的冷能。但是LNG冷能在除了用于发电，因为其产业链比较短，可以说是不会受到其他因素的干扰外，其他LNG的冷能利用的产业链都比较长，容易受到市场的、资源的、环境的、运输的等诸多的因素影响。有些LNG冷能利用项目从冷能的梯级利用角度上来看，可能是比较好实现利用的项目，但是却可能在其他的因素里存在很多的困难矛盾，所以放在一起就难实现。很多的LNG冷能回收装置只考虑用LNG的冷能来干什么，却在适用LNG冷能的时候造成了大量的冷能浪费，没有合理的极大限度的使用。很多的都是单独的用在某一方面，没有考虑在不同的温度时，用在不同的地方，实现能源利用的最大化，节约能源。
1.3 论文的研究内容
本文主要目标是设计提取利用LNG中的冷能，一般的利用方式是逐层利用LNG用来发电。也要用在LNG公交车上面，冷能用来空调制冷，或者用在LNG的冷藏车，冷能可以用来冷藏柜的储存物品。但是考虑到设计装置的简单实用性能，我选择设计利用LNG冷能来降低二氧化碳的温度，具体的是利用的方便用换热器从LNG中取得纯净的冷能，用以给二氧化碳降温，然后通过给以一定的压强使得二氧化碳液化。与传统的常温给以压强液化二氧化碳相比，不要要大量的电能来驱动空气压缩机，给二氧化碳提供压强，节约了大量的电能，同时工作环境更加的安全简单，并且制作的工业材料更加的纯净。
设计符合利用LNG气化过程中的冷能给二氧化碳降温条件的传热装置。主要包括LNG在进入换热器与二氧化碳进行热交换之前的流量计、阀门、管道的选择。换热器内部传热管子材料的选择，数量长度的计算，管子排列的选择。换热器外部的壳体等零件的设计制作，比如壳体材料的选择，厚度的计算，壳体外接的管箱的材料厚度大小的计算选择，浮头式换热器的浮头设计，换热器支撑架的结构。还要设计合理的装配条件，螺栓螺母的大小材料长度等因素。最后进行三维建模，导出工程图。
在管道、流量计、节流阀的选择时，要选择符合LNG的温度，并且能稳定控制LNG流速的装置。LNG温度为162摄氏度，所以管道必须要耐低温的隔热的低温真空管道。而且管径影响管道阻力，必须严格控制管道管径和LNG在管道中的流速，所以流量计与节流阀也要严格的选择。
换热器是整个装置的核心部分，在LNG变成低温气态的甲烷（LNG绝大部分是甲烷气体）和常温二氧化碳进行热交换，使得常温下的
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