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目录1

第三篇 深冷法液化分离气体的基本原理及主要设备设计1

第一章 制冷原理1

第一节 获得低温和冷量的主要方法1

一、气体节流1

二、气体作外功的绝热膨胀6

第二节 深度冷冻循环9

一、气体液化的理想循环9

二、实用的深度冷冻循环12

三、气体回热式制冷机的循环29

四、深冷循环的热力学分析36

第三节 冷量损失39

一、正常冷量损失40

二、启动冷量损失41

参考文献41

第二章 换热器设计43

第一节 换热器传热设计基础43

一、常用传热准数43

二、传热计算基本公式45

第二节 管式换热器设计50

一、管式换热器概述50

二、管式换热器传热计算52

三、管式换热器阻力计算60

四、管式换热器结构计算62

第三节 板翅式换热器设计71

一、板翅式换热器概述71

二、板翅式换热器结构计算78

三、板翅式换热器传热计算79

四、板翅式换热器阻力计算82

五、板翅式换热器设计顺序83

六、可逆式换热器及其切换时间计算86

第四节 蓄冷器设计89

一、蓄冷器概述89

二、蓄冷器传热计算95

三、蓄冷器阻力计算96

四、蓄冷器的自清除97

五、蓄冷器切换时间计算100

参考文献111

第三章 气体分离设备设计113

第一节 分凝过程计算113

一、混合物的露点、泡点方程113

二、液体混合物的节流计算114

三、顺流冷凝与逆流冷凝115

四、冷凝蒸发塔计算119

第二节 精馏塔设计122

一、理论塔板数计算122

三、塔及其零件尺寸的计算168

二、实际塔板数——精馏塔的效率168

一、概述187

第三节 洗涤塔设计187

二、液氮洗涤塔计算188

第四节 吸附器设计196

一、气体混合物吸附分离法概述196

二、吸附器设计计算200

参考文献213

一、空气的组成215

三、氧、氮的应用215

二、氧气标准215

第一节 概述215

第一章 空气分离装置215

第四篇 气体分离的工业装置215

四、装置分类216

五、发展简况216

第二节 空气的净化217

一、机械杂质的脱除217

二、水分、二氧化碳、乙炔的脱除219

第三节 典型装置流程222

一、高压装置222

二、中压装置222

三、低压装置224

一、换热器228

第四节 主要设备228

二、精馏塔239

第五节 技术规格243

一、制取氧气和氮气的空分装置243

二、制取液氧、液氮的空分装置246

参考文献247

第二章 提取稀有气体的装置248

第一节 概述248

一、稀有气体产品规格248

二、稀有气体的用途249

第二节 氩的提取249

一、空气中提氩250

二、合成氨尾气中提氩257

第三节 氖和氦的提取261

一、空气中提取氖和氦261

二、合成氨尾气中提取氦266

三、天然气中提取氦270

四、其他气源中提取氦276

第四节 氪和氙的提取277

一、空气中提取氪和氙277

二、合成氨尾气中提取氪和氙283

三、核反应堆的裂变气中提取氪和氙284

一、氮的清除287

第五节 高纯及超纯稀有气体的制备287

二、氧的清除288

三、氢的清除288

四、高纯及超纯稀有气体的制备289

第六节 稀有气体稳定同位素的低温分离292

一、同位素的组成292

二、同位素的低温分离292

参考文献294

第三章 焦炉气、水煤气分离装置297

第一节 概述297

一、气体的组成297

三、发展简况298

二、合成氨对氢氮混合气的要求298

第二节 原料气的预净化299

一、二氧化碳的脱除299

二、一氧化氮的脱除301

第三节 焦炉气、水煤气分离的工业装置303

一、节流型焦炉气分离装置303

二、JFS-8500型焦炉气分离装置306

三、KFDX-29300/11500型空分氮洗联合装置310

四、深冷净化装置313

参考文献315

二、产品用途及规格316

一、原料气的组成316

第一节 概述316

第四章 石油气分离装置316

三、流程分类317

四、发展简况321

第二节 原料气的净化321

一、酸性气体的脱除321

二、水分的脱除322

三、乙炔的脱除322

第三节 石油气分离装置流程323

一、3.5×104［吨乙烯／年］石油气分离装置323

三、30×104［吨乙烯／年］石油气分离装置324

二、11.5×104［吨乙烯／年］石油气分离装置324

第四节 主要设备325

一、脱甲烷塔325

二、冷箱328

参考文献329

第五章 重氢分离装置330

第一节 概述330

一、氢同位素简介330

二、原料气的组成330

三、重氢分离及分类331

四、发展简况331

一、净化方法简介332

第二节 原料气的净化332

第三节 重氢分离的典型装置333

一、从电解氢中分离HD装置333

二、低温净化法的应用333

二、从合成氨原料气中分离HD装置334

三、从合成氨原料气中分离D2装置336

第四节 液氢精馏塔338

一、型式338

二、设计参数338

第五节 安全技术340

一、导出静电340

二、消除固态氧340

参考文献341

三、置换、加温341

第六章 气体的贮存和运输设备342

第一节 灌充器和钢瓶342

一、灌充器342

二、钢瓶342

第二节 贮气囊、柜和球形容器345

一、贮气囊345

二、贮气柜345

三、球形容器346

参考文献346

一、液氢的特性及应用347

第一节 概述347

第五篇 气体的液化装置及极低温制冷设备347

第一章 氢液化装置347

二、发展简况348

第二节 氢的液化348

一、冷冻循环348

二、正－仲氢的转化349

第三节 氢液化装置351

一、小型氢液化装置351

二、中、大型氢液化装置353

三、氢液化的安全防护355

参考文献357

第二章 氖液化装置358

第一节 概述358

一、液氖的特性及应用358

二、发展简况358

第二节 氖的液化358

第三节 氖液化装置359

一、小型氖液化装置359

二、大型氖液化装置360

参考文献361

二、发展简况362

一、液氦的特性及应用362

第一节 概述362

第三章 氦液化装置362

第二节 氦的液化363

一、冷冻循环363

二、装置参数的选取367

三、改善节流级的措施369

第三节 氦液化装置371

一、氦气的净化371

二、微型氦液化装置372

三、小型氦液化装置373

四、中、大型氦液化装置376

五、液氦的贮运379

六、液化装置的绝热379

七、装置的通用性379

参考文献381

第四章 天然气液化装置383

第一节 概述383

一、天然气的组成383

二、液化天然气的特性及应用383

三、发展简况383

第二节 天然气的液化384

一、基本负荷型天然气液化装置385

第三节 天然气液化装置385

二、高峰负荷型天然气液化装置387

第四节 液化天然气加热使用时的冷量回收388

一、基本负荷型液化装置液化天然气加热使用时的冷量回收388

二、高峰负荷型液化装置液化天然气加热使用时的冷量回收389

第五节 液化天然气贮槽因外热渗*入而气化的气体的处理389

一、直接输出使用或再液化389

二、采用外冷循环再液化389

参考文献390

第一节 液化气体的贮存、运输设备391

一、概述391

第五章 液化气体的贮存、运输和气化设备391

二、液氧、液氮和液氩的贮运设备398

三、液氢、液氦的贮运设备403

四、液化天然气的贮运设备409

五、特殊容器411

六、液化气体的输送管道413

第二节 液化气体的气化设备417

一、高压气化器417

二、低压气化器418

参考文献419

一、制冷原理421

第二节 液体He3减压蒸发制冷器421

二、发展简况421

第一节 概述421

第六章 极低温制冷设备421

一、制冷方法421

二、设备简介422

第三节 He3-He4稀释制冷器422

一、制冷原理422

二、设备简介423

第四节 He3液体压缩相变制冷器424

一、制冷原理424

二、设备简介424

二、设备简介425

第五节 氦涡流制冷器425

一、制冷原理425

第六节 顺磁性盐绝热去磁制冷器426

一、制冷原理426

二、设备简介427

参考文献428

第六篇 机器设备、管道阀门、测试仪表、低温绝热428

第一章 机器设备429

第一节 压缩机429

一、概述429

二、技术规格430

一、概述432

第二节 膨胀机432

二、技术规格438

第三节 低温液体泵439

一、概述439

二、技术规格440

第四节 真空泵440

一、概述440

二、技术规格441

参考文献442

第二章 管道、阀门444

第一节 管道444

一、管径、壁厚444

二、管道阻力449

三、管道补偿460

第二节 阀门、防爆膜462

一、低温阀462

二、真空阀465

三、气瓶阀466

四、防爆膜467

参考文献468

第三章 测试仪表470

第一节 温度计470

一、热电偶温度计470

二、电阻温度计474

三、压力表式温度计477

第二节 流量计478

一、节流式流量计479

二、涡轮流量计481

第三节 液面计481

一、汉普逊液面计481

二、差压计液面指示仪483

三、电容液面计483

第四节 真空计484

一、热偶真空计484

二、电离真空计484

四、超高真空计485

三、复合真空计485

第五节 分析仪器486

一、氧分析器486

二、稀有气体分析器486

三、氢氘分析器486

四、甲烷、乙炔、一氧化碳、二氧化碳分析器487

五、微量杂质分析器487

参考文献488

第四章 低温绝热489

第一节 概述489

一、低温绝热及分类489

二、低温绝热发展简况489

一、堆积绝热490

第二节 绝热型式490

二、高真空绝热492

三、真空粉末绝热495

四、真空多层绝热499

第三节 热桥503

一、热桥503

二、减少热桥导热的一些措施503

参考文献504

第七篇 深冷工程常用材料506

第一章 金属材料506

第一节 低温下金属材料性能概述506

一、铁素体钢506

三、铜、铝及其合金507

二、奥氏体钢507

第二节 金属材料在深冷装置中的应用508

一、对金属材料的要求508

二、常用金属材料应用举例508

第三节 常用金属材料509

一、碳素钢509

二、低温钢512

三、不锈耐酸钢514

四、铜及铜合金517

五、铝及铝合金529

六、焊接材料534

一、不锈钢539

第四节 常用金属材料国内外牌号对照539

二、铜及铜合金540

三、铝及铝合金540

参考文献541

第二章 绝热材料543

第一节 绝热材料的种类和要求543

一、低温绝热材料的种类543

二、对绝热材料的要求543

第二节 常用绝热材料543

一、珠光砂543

五、膨胀蛭石544

四、软木544

三、气凝胶544

二、碳酸镁544

六、硅藻土545

七、矿渣棉545

八、玻璃棉545

九、石棉545

十、泡沫塑料545

十一、泡沫玻璃547

十二、泡沫混凝土547

第三节 真空多层绝热材料547

一、铝箔547

三、玻璃纤维布548

二、涤纶薄膜548

参考文献549

第三章 其它材料550

第一节 填料550

一、石头550

二、瓷环551

三、钢环551

第二节 吸附、过滤材料551

一、分子筛551

二、硅胶552

五、素瓷管553

四、活性炭553

三、活性氧化铝553

六、过滤网554

第三节 润滑、密封材料555

一、润滑油555

二、真空封泥、蜡555

三、聚四氟乙烯555

四、石棉板557

参考文献558

附录：常用气体的着火温度、爆炸范围及工业卫生极限559

1 常用气体的着火温度及爆炸范围559

2 常用气体的工业卫生极限560