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內(nèi)容簡介

　　本書主要涉及4 類液化天然氣（LNG）鐵路運輸罐車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要包括當前國際上流行的LNG 運輸用各類型運輸罐車設(shè)計及計算過程，如LNG 鐵路運輸罐車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、LNG 鐵路運輸罐車系統(tǒng)傳熱及流場數(shù)值模擬、過臨界超高速LNG 鐵路槽車傳熱及流場數(shù)值模擬、過臨界超高速LNG鐵路槽車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、高寒地區(qū)鐵路沿線LNG 貯運站系統(tǒng)及主設(shè)備設(shè)計、高寒地區(qū)鐵路沿線LNG貯運站系統(tǒng)傳熱及流場數(shù)值模擬、200m3 LNG 鐵路集裝箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計等內(nèi)容。其內(nèi)容也涉及4 類較典型的LNG 低溫槽車設(shè)計計算方法，可為LNG 鐵路運輸?shù)汝P(guān)鍵環(huán)節(jié)中所涉及主要工藝技術(shù)及相應(yīng)真空罐體的設(shè)計計算提供可參考樣例，并有利于推進LNG 鐵路槽車的標準化及相應(yīng)LNG 液化鐵路運輸技術(shù)的國產(chǎn)化研發(fā)進程。本書可供從事液化天然氣、化工機械、制冷及低溫工程、石油化工及工程熱物理領(lǐng)域內(nèi)的研究人員、設(shè)計人員、工程技術(shù)人員等參考，也可供高等學(xué)校化工機械、能源化工、石油化工、制冷及低溫工程、能源與系統(tǒng)工程等專業(yè)的師生參考。

作者簡介

　　張周衛(wèi)，國家“萬人計劃”領(lǐng)軍人才，國家科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才，國家科技專家?guī)鞂＜?，博士后，動力工程及工程熱物理（制冷及低溫工程）博士，畢業(yè)于西安交通大學(xué)，現(xiàn)為蘭州交通大學(xué)研究院副院長，教授，高級工程師。主要從事空間低溫制冷技術(shù)、壓縮機械與真空低溫設(shè)備等過程控制裝備、LNG過程控制裝備、多股流纏繞管式換熱裝備、螺旋壓縮膨脹制冷機等研究。先后參與國家級項目20多項，主持國家自然基金及國家創(chuàng)新基金等共6項，甘肅省重點人才項目等8項，與企業(yè)合作項目4項等；主持申報發(fā)明專利50多項，發(fā)表論文30多篇，出版學(xué)術(shù)專著10部共600多萬字等。先后帶領(lǐng)團隊榮獲國家級銀獎1項，省部級獎勵10項，地廳級獎勵9項。2013年入選江蘇省“東疆英才”扶持計劃。2014年入選“國家創(chuàng)新人才推進計劃”“科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才”，2015年入選國家科技專家?guī)鞂＜遥?016年入選國家“萬人計劃”領(lǐng)軍人才，2019年入選甘肅省領(lǐng)軍人才第一層次，2020年入選“長江學(xué)者”特聘教授評委。

圖書目錄

第1章緒論
1.1 天然氣與LNG 001
1.1.1 天然氣與LNG 的物理特性 001
1.1.2 LNG 主要用途 002
1.1.3 LNG 主要優(yōu)點 003
1.1.4 我國LNG 供需區(qū)域分布 004
1.2 LNG 運輸工具發(fā)展情況 005
1.2.1 LNG 運輸方式 005
1.2.2 LNG 運輸容器 009
1.3 國外研究現(xiàn)狀分析 010
1.4 國內(nèi)研究現(xiàn)狀分析 013
1.5 我國LNG 鐵路運輸?shù)目尚行苑治? 017
1.6 過臨界鐵路運輸 017
參考文獻 019
第2章 LNG 鐵路運輸罐車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1 LNG 鐵路運輸罐車概述 020
2.1.1 LNG 鐵路運輸罐車背景 020
2.1.2 低溫壓力容器發(fā)展現(xiàn)狀 022
2.2 LNG 鐵路運輸罐車設(shè)計基本參數(shù) 025
2.2.1 設(shè)計內(nèi)容及思路 025
2.2.2 設(shè)計依據(jù)及標準 026
2.2.3 主要設(shè)計參數(shù) 026
2.3 LNG 鐵路運輸罐車結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計 027
2.3.1 內(nèi)膽常規(guī)設(shè)計 027
2.3.2 保冷層設(shè)計計算 033
2.3.3 外膽常規(guī)設(shè)計 036
2.3.4 外膽加強圈設(shè)計 041
2.3.5 內(nèi)壓容器下支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 043
2.3.6 車體通過性能校核 044
2.4 LNG 鐵路運輸罐車強度基本校核 045
2.4.1 質(zhì)量載荷計算 045
2.4.2 內(nèi)膽軸向定位支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 046
2.4.3 開孔及補強計算 047
2.5 LNG 鐵路運輸罐車安全附件和管路設(shè)計 055
2.5.1 安全閥設(shè)計計算 055
2.5.2 爆破片設(shè)計計算 059
2.5.3 測量裝置選型 060
2.5.4 真空夾層安全泄放裝置的選型 061
2.5.5 扶梯和罐內(nèi)管路設(shè)計 061
2.6 LNG 鐵路運輸罐車漏熱校核設(shè)計計算 062
2.6.1 罐車夾層允許漏熱 062
2.6.2 罐車支撐結(jié)構(gòu)漏熱 063
2.6.3 充泄管道漏熱近似計算 064
2.7 LNG 鐵路運輸罐車卸載工藝流程 064
2.7.1 LNG 卸車方式 064
2.7.2 LNG 卸車操作流程 064
2.7.3 LNG 卸車工藝流程圖 065
2.8 LNG 鐵路運輸罐車安全問題及管理措施 068
2.8.1 LNG 物性特點 068
2.8.2 LNG 運輸安全問題 068
2.8.3 LNG 運輸管理措施 069
2.9 罐車設(shè)計結(jié)果匯總 069
參考文獻 071
第3章 LNG 鐵路運輸罐車系統(tǒng)傳熱及流場數(shù)值模擬
3.1 LNG 鐵路運輸設(shè)計概述 073
3.1.1 LNG 鐵路罐車簡介 073
3.1.2 數(shù)值模擬軟件簡介 074
3.2 LNG 鐵路運輸設(shè)計基本參數(shù) 076
3.2.1 設(shè)計依據(jù)標準 076
3.2.2 主要設(shè)計參數(shù) 076
3.3 LNG 鐵路運輸罐車結(jié)構(gòu)設(shè)計 077
3.3.1 內(nèi)膽常規(guī)設(shè)計 077
3.3.2 保冷層設(shè)計 079
3.3.3 外膽常規(guī)設(shè)計 083
3.3.4 內(nèi)膽加強圈設(shè)計 084
3.3.5 內(nèi)膽下支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 086
3.4 LNG 鐵路罐車強度基本校核 088
3.4.1 質(zhì)量載荷計算 088
3.4.2 內(nèi)膽軸向定位支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 089
3.4.3 開孔及補強計算 090
3.5 LNG 鐵路輸運罐車流場和傳熱模擬 095
3.5.1 結(jié)構(gòu)建模 095
3.5.2 流場分布模擬 095
參考文獻 105
第4章過臨界超高速LNG 鐵路槽車傳熱及流場數(shù)值模擬
4.1 球罐結(jié)構(gòu)設(shè)計 106
4.1.1 基礎(chǔ)資料 106
4.1.2 內(nèi)壓球殼計算 108
4.1.3 保冷層設(shè)計 111
4.1.4 外壓球殼計算 112
4.1.5 球殼質(zhì)量計算 113
4.1.6 載荷計算 116
4.1.7 支柱計算 119
4.1.8 地腳螺栓計算 125
4.1.9 支柱底板計算 126
4.1.10 拉桿計算 127
4.1.11 支柱與球殼連接最低點應(yīng)力校核 130
4.1.12 安全泄放計算 132
4.2 流場數(shù)值及傳熱模擬 133
4.2.1 流場數(shù)值模擬 133
4.2.2 傳熱數(shù)值模擬 144
4.2.3 過臨界傳熱模擬 149
參考文獻 151
第5章過臨界超高速LNG 鐵路槽車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
5.1 概述 153
5.1.1 球罐發(fā)展歷程 153
5.1.2 球罐簡介 154
5.2 球罐初步設(shè)計 157
5.3 球罐設(shè)計計算 158
5.3.1 設(shè)計參數(shù)確定 158
5.3.2 內(nèi)壓球殼計算 159
5.3.3 保冷層設(shè)計計算 160
5.3.4 外壓球殼計算 162
5.3.5 球罐質(zhì)量計算 163
5.3.6 地震載荷計算 165
5.3.7 彎矩計算 167
5.3.8 支柱計算 167
5.3.9 地腳螺栓計算 174
5.3.10 支柱底板 176
5.3.11 拉桿計算 177
5.3.12 球罐與支柱連接最低點的應(yīng)力校核 179
5.3.13 設(shè)計匯總 182
5.4 球殼瓣片尺寸計算 183
5.5 安全泄放計算 185
參考文獻 187
第6章高寒地區(qū)鐵路沿線LNG 貯運站系統(tǒng)及主設(shè)備設(shè)計
6.1 球罐初步設(shè)計 188
6.1.1 設(shè)計參數(shù)確定 188
6.1.2 耐壓試驗壓力 190
6.2 球罐設(shè)計計算 190
6.2.1 內(nèi)壓球殼計算 190
6.2.2 保冷層設(shè)計計算 192
6.2.3 外壓球殼計算 194
6.2.4 球罐質(zhì)量計算 195
6.2.5 地震載荷計算 197
6.2.6 彎矩計算 199
6.2.7 支柱計算 200
6.2.8 地腳螺栓計算 206
6.2.9 支柱底板計算 207
6.2.10 拉桿計算 208
6.2.11 連接最低點a 應(yīng)力校核 210
6.2.12 連接焊縫強度校核 212
6.3 安全泄放計算 213
6.4 球殼分瓣計算 214
6.4.1 赤道板和上溫帶合板 214
6.4.2 赤道帶 215
6.4.3 極板 216
6.5 LNG 汽化系統(tǒng)設(shè)計 220
6.5.1 汽化工藝流程 220
6.5.2 閥門與法蘭選型 224
6.6 附件 224
參考文獻 226
第7章高寒地區(qū)鐵路沿線LNG 貯運站系統(tǒng)傳熱及流場數(shù)值模擬
7.1 球罐設(shè)計計算 227
7.1.1 主要設(shè)計參數(shù) 227
7.1.2 設(shè)計依據(jù)標準 228
7.1.3 壓力試驗方法 228
7.2 球殼計算 229
7.2.1 內(nèi)壓球殼計算 229
7.2.2 保冷層設(shè)計計算 230
7.2.3 外壓球殼計算 232
7.2.4 球罐質(zhì)量計算 232
7.3 載荷計算 235
7.3.1 地震載荷計算 235
7.3.2 彎矩計算 237
7.3.3 支柱計算 237
7.3.4 地腳螺栓計算 244
7.3.5 支柱底板計算 245
7.3.6 拉桿計算 246
7.3.7 支柱與球殼連接最低點計算 249
7.3.8 支柱與球殼連接焊縫強度校核 251
7.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計總匯 251
7.5 流場數(shù)值及傳熱數(shù)值模擬 252
7.5.1 流場數(shù)值模擬 252
7.5.2 傳熱數(shù)值模擬 260
參考文獻 268
第8章 200m3 LNG 鐵路集裝箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
8.1 LNG 鐵路罐式集裝箱系統(tǒng) 270
8.1.1 LNG 鐵路集裝箱簡介 270
8.1.2 LNG 鐵路罐式集裝箱特點 271
8.1.3 LNG 鐵路罐式集裝箱設(shè)計原則 271
8.2 LNG 鐵路罐式集裝箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 273
8.2.1 鐵路罐箱圓筒形式介紹 273
8.2.2 罐箱內(nèi)圓筒設(shè)計計算 274
8.2.3 內(nèi)圓筒結(jié)構(gòu)設(shè)計 277
8.2.4 罐箱保冷層設(shè)計 278
8.2.5 外筒筒體設(shè)計計算 279
8.2.6 內(nèi)圓筒容器支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計 283
8.2.7 安全附件選型 284
8.3 LNG 鐵路罐式集裝箱開孔及補強設(shè)計 285
8.3.1 人孔補強 285
8.3.2 應(yīng)力校核計算 288
8.4 LNG 罐式集裝箱安全部件設(shè)計選型 291
8.4.1 安全閥設(shè)計計算 291
8.4.2 扶梯設(shè)計 292
8.5 LNG 鐵路罐式集裝箱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計 292
8.5.1 材料選擇 292
8.5.2 橫梁應(yīng)力計算 293
8.5.3 立柱應(yīng)力計算 294
8.5.4 底部斜撐應(yīng)力計算 295
8.5.5 斜撐及補強設(shè)計 296
參考文獻 297
致謝