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”。

第1 章 绪论
1．1 板翅式换热器的发展概况 002
1．1．1 国外发展概况 002
1．1．2 国内发展概况 002
1．2 板翅式换热器的主要构造及特点 003
1．3 液化天然气（LNG）用板翅式换热器特点 004
1．3．1 PFHE 型LNG 液化工艺流程操控 005
1．3．2 LNG 板翅式换热器工艺设计 005
1．3．3 LNG 板翅式换热器结构设计 007
1．3．4 LNG 板翅式换热器板束排列 008
参考文献 008

第2 章 30 万立方米每天DMR 双混合制冷剂LNG 三级板翅式换热器设计计算
2．1 板翅式换热器简介 010
2．2 板翅式换热器的工艺计算 011
2．2．1 混合制冷剂参数确定 011
2．2．2 板翅式换热器的LNG 液化流程 011
2．2．3 制冷剂温熵图 011
2．2．4 工艺计算过程 011
2．3 板翅式换热器翅片 018
2．3．1 翅片特点 018
2．3．2 翅片结构 018
2．3．3 初始参数的确定与计算 018
2．3．4 一级换热器流体参数计算 019
2．3．5 二级换热器流体参数计算 024
2．3．6 三级换热器流体参数计算 027
2．4 板翅式换热器传热面积及压损计算 030
2．4．1 一级板翅式换热器传热面积及压损计算 030
2．4．2 二级板翅式换热器传热面积及压损计算 035
2．4．3 三级板翅式换热器传热面积及压损计算 039
2．5 板翅式换热器结构设计 042
2．5．1 封头设计 042
2．5．2 液压试验 047
2．5．3 接管确定 049
2．5．4 接管补强 052
2．5．5 法兰与垫片选择 065
2．5．6 隔板、封条及导流片的选择 067
2．5．7 换热器的成型安装 069
本章小结 071
参考文献 072

第3 章 30 万立方米每天三元混合制冷剂预冷LNG 四级板翅式换热器设计计算
3．1 板翅式换热器的工艺计算 073
3．1．1 混合制冷剂参数确定 073
3．1．2 LNG 液化流程 074
3．1．3 各过程质量流量的计算 074
3．2 板翅式换热器各参数及传热面积计算 081
3．2．1 天然气侧流体参数计算 081
3．2．2 氮气-甲烷-乙烯侧参数计算 085
3．2．3 乙烯-丙烷-异丁烷侧参数计算 089
3．2．4 一级板翅式换热器传热面积计算 095
3．2．5 二级板翅式换热器传热面积计算 099
3．2．6 三级板翅式换热器传热面积计算 102
3．2．7 深冷板翅式换热器传热面积计算 104
3．3 压力损失计算 105
3．3．1 一级压力损失计算 105
3．3．2 二级压力损失计算 108
3．3．3 深冷压力损失计算 110
3．4 板翅式换热器结构设计 111
3．4．1 封头结构设计 111
3．4．2 液压试验 118
3．4．3 接管确定 123
3．4．4 接管补强 126
本章小结 145
参考文献 145

第4 章 7 万立方米每天天然气膨胀预冷LNG 两级板翅式换热器设计计算
4．1 板翅式换热器的工艺计算 147
4．1．1 混合制冷剂参数确定 147
4．1．2 LNG 液化天然气工艺流程 147
4．1．3 一级设备预冷制冷过程 148
4．1．4 二级设备预冷制冷过程 150
4．1．5 一级换热器流体参数计算 152
4．1．6 二级换热器流体参数计算 158
4．1．7 一级板翅式换热器传热面积计算 161
4．1．8 二级板翅式换热器传热面积计算 166
4．1．9 换热器压力损失的计算 169
4．2 板翅式换热器结构设计 173
4．2．1 封头选择 174
4．2．2 EX1 各个板侧封头壁厚计算 174
4．2．3 EX2 各个板侧封头壁厚计算 176
4．3 液压试验 177
4．3．1 内压通道 177
4．3．2 接管 179
4．4 接管补强 182
4．4．1 换热器接管计算 182
4．4．2 一级换热器补强面积计算 183
4．4．3 二级换热器补强面积计算 187
本章小结 190
参考文献 191

第5 章 30 万立方米每天C3/MR 闭式LNG 三级板翅式换热器设计计算
5．1 板翅式换热器的工艺计算 192
5．1．1 混合制冷剂参数确定 193
5．1．2 LNG 液化流程 193
5．1．3 天然气的预冷过程 193
5．1．4 一级设备预冷制冷过程 194
5．1．5 二级设备预冷制冷过程 195
5．1．6 三级设备预冷制冷过程 196
5．1．7 一级换热器流体参数计算（单层通道） 199
5．1．8 二级换热器流体参数计算（单层通道） 211
5．1．9 三级换热器流体参数计算（单层通道） 223
5．2 板翅式换热器结构设计 231
5．2．1 封头选择 231
5．2．2 一级换热器各个板侧封头壁厚计算 232
5．2．3 二级换热器各个板侧封头壁厚计算 233
5．2．4 三级换热器各个板侧封头壁厚计算 234
5．3 液压试验 236
5．3．1 液压试验目的 236
5．3．2 内压通道 236
5．4 接管 238
5．4．1 接管确定 238
5．4．2 一级换热器接管壁厚 239
5．4．3 二级换热器接管壁厚 239
5．4．4 三级换热器接管壁厚 239
5．4．5 接管尺寸 240
5．4．6 接管补强 240
本章小结 249
参考文献 250

第6 章 60 万立方米每天级联式PFHE 型LNG 三级三组板翅式换热器设计计算
6．1 板翅式换热器的工艺计算及过程 251
6．1．1 一级设备预冷制冷过程 251
6．1．2 二级设备预冷制冷过程 254
6．1．3 三级设备预冷制冷过程 256
6．2 板翅式换热器翅片的计算 257
6．2．1 一级换热器流体参数计算（单层通道） 258
6．2．2 二级换热器流体参数计算（单层通道） 265
6．2．3 三级换热器流体参数计算（单层通道） 271
6．2．4 四级换热器流体参数计算（单层通道） 277
6．2．5 五级换热器流体参数计算（单层通道） 284
6．2．6 六级换热器流体参数计算（单层通道） 290
6．2．7 七级换热器流体参数计算（单层通道） 296
6．2．8 八级换热器流体参数计算（单层通道） 304
6．2．9 九级换热器流体参数计算（单层通道） 310
6．3 板翅式换热器结构设计 316
6．3．1 封头设计 316
6．3．2 一级换热器各个板侧封头壁厚计算 317
6．3．3 二级换热器各个板侧封头壁厚计算 318
6．3．4 三级换热器各个板侧封头壁厚计算 319
6．4 液压试验 320
6．4．1 液压试验压力 320
6．4．2 封头的应力校核 321
6．4．3 尺寸校核计算 321
6．5 接管确定 323
6．5．1 接管尺寸确定 323
6．5．2 接管尺寸汇总 324
6．5．3 接管补强 324
本章小结 334
参考文献 334

第7 章 100 万立方米每天开式LNG 液化系统及板翅式换热器设计计算
7．1 板翅式换热器的工艺计算 336
7．1．1 混合制冷剂参数确定 336
7．1．2 设备预冷制冷过程 336
7．1．3 制冷剂各组分的质量流量 338
7．2 板翅式换热器翅片的计算 339
7．2．1 一级换热器流体参数计算（单层通道) 339
7．2．2 一级板翅式换热器传热面积计算 345
7．2．3 一级换热器压力损失计算 349
7．2．4 二级换热器流体参数计算（单层通道) 352
7．2．5 二级板翅式换热器传热面积计算 358
7．2．6 二级换热器压力损失计算 362
7．2．7 三级换热器流体参数计算（单层通道) 363
7．2．8 三级板翅式换热器传热面积计算 368
7．2．9 三级换热器压力损失计算 370
7．3 封头设计 371
7．3．1 封头选择 371
7．3．2 一级换热器各个板侧封头壁厚计算 372
7．3．3 二级换热器各个板侧封头壁厚计算 373
7．3．4 三级换热器各个板侧封头壁厚计算 374
7．4 液压试验 375
7．4．1 液压试验目的 375
7．4．2 内压通道 376
7．5 接管确定 378
7．5．1 接管尺寸确定 378
7．5．2 一级换热器接管壁厚 378
7．5．3 二级换热器接管壁厚 378
7．5．4 三级换热器接管壁厚 379
7．5．5 接管尺寸总结 379
7．6 接管补强 380
7．6．1 补强方式 380
7．6．2 补强计算 380
本章小结 388
参考文献 388

第8 章 30 万立方米每天天然气膨胀制冷LNG 液化四级板翅式换热器设计计算
8．1 板翅式换热器简介 389
8．1．1 液化工艺流程及原理 389
8．1．2 透平膨胀机工作原理 391
8．1．3 天然气膨胀液化 392
8．1．4 天然气膨胀低温液化比选优势 396
8．2 换热器换热工艺设计计算 396
8．2．1 板翅式换热器的工艺流程图 396
8．2．2 板翅式换热器的工艺设计计算步骤 396
8．2．3 已知参数 397
8．2．4 热负荷及质量流量计算 397
8．2．5 翅片选择与翅片参数 401
8．2．6 翅片的排列设计 402
8．2．7 流体参数计算 403
8．2．8 板翅式换热器传热面积计算 416
8．2．9 压力降计算 422
8．3 板翅式换热器的结构设计 430
8．3．1 隔板厚度计算 430
8．3．2 翅片强度计算 432
8．3．3 封头设计计算 432
8．3．4 封头壁厚校核 438
8．3．5 接管壁厚设计计算 441
8．3．6 接管补强计算 444
本章小结 449
参考文献 449

附录

致谢