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本書主要涉及4類液化天然氣(LNG)鐵路運(yùn)輸罐車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括當(dāng)前國(guó)際上流行的LNG運(yùn)輸用各類型運(yùn)輸罐車設(shè)計(jì)及計(jì)算過(guò)程，如LNG鐵路運(yùn)輸罐車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、LNG鐵路運(yùn)輸罐車系統(tǒng)傳熱及流場(chǎng)數(shù)值模擬、過(guò)臨界超高速LNG鐵路槽車傳熱及流場(chǎng)數(shù)值模擬、過(guò)臨界超高速LNG鐵路槽車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高寒地區(qū)鐵路沿線LNG貯運(yùn)站系統(tǒng)及主設(shè)備設(shè)計(jì)、高寒地區(qū)鐵路沿線LNG貯運(yùn)站系統(tǒng)傳熱及流場(chǎng)數(shù)值模擬、200m3LNG鐵路集裝箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

近年來(lái)，液化天然氣（LNG）需求持續(xù)增長(zhǎng)，由于LNG 資源供需具有明顯的區(qū)域不平衡特點(diǎn)，即產(chǎn)地與使用地之間距離太遠(yuǎn)，導(dǎo)致LNG 分流使用成本增大，不利于LNG產(chǎn)業(yè)的發(fā)展�？紤]到公路運(yùn)輸LNG 總量的局限性，國(guó)外如加拿大、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家正在積極發(fā)展LNG 鐵路運(yùn)輸業(yè)，加大LNG 規(guī)模流通運(yùn)輸能力，使鐵路在LNG 分流配送過(guò)程中起到關(guān)鍵作用。由于鐵路交通系統(tǒng)是能源傳輸環(huán)節(jié)的關(guān)鍵組成部分，鐵路網(wǎng)不僅可以把煤炭、石油等一次能源輸運(yùn)至各地，在確保安全的基礎(chǔ)上同樣可以輸送LNG。LNG 鐵路運(yùn)輸無(wú)疑是陸上LNG 運(yùn)輸?shù)慕橛诠艿捞烊粴膺\(yùn)輸和LNG 公路運(yùn)輸之間的一種更高效的運(yùn)輸方式。
LNG 鐵路槽車運(yùn)輸與LNG 公路槽車運(yùn)輸相比，鐵路運(yùn)輸具有運(yùn)輸速率快、成本低、范圍廣、路程長(zhǎng)、裝卸靈活、效率高、貨運(yùn)量大、受環(huán)境影響較小、保障平穩(wěn)、供給能力強(qiáng)及不易交通堵塞等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，鐵路運(yùn)輸可以作為管道輸送天然氣的重要補(bǔ)充，既可以運(yùn)輸LNG 至未鋪設(shè)天然氣管道的區(qū)域，也可以在已通管道的中心城市附近使用LNG進(jìn)行天然氣調(diào)峰。此外，鐵路運(yùn)輸還可以發(fā)揮運(yùn)輸半徑大、網(wǎng)絡(luò)完善的優(yōu)勢(shì)，形成鐵路運(yùn)輸網(wǎng)，解決LNG 運(yùn)輸瓶頸，有利于大規(guī)模大范圍調(diào)配LNG，并將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。因此，開發(fā)LNG 鐵路槽車，推動(dòng)LNG 鐵路運(yùn)輸，不但能夠有效分?jǐn)偣愤\(yùn)輸壓力，釋放鐵路運(yùn)力，而且契合國(guó)家“公轉(zhuǎn)鐵”戰(zhàn)略發(fā)展的總體要求。我國(guó)LNG 鐵路運(yùn)輸還處于試驗(yàn)起步階段，但國(guó)內(nèi)鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)比較完善，LNG 鐵路運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)非常明顯，能夠有效解決LNG 運(yùn)輸?shù)钠款i，所以，積極加快推進(jìn)LNG 鐵路運(yùn)輸體系的建設(shè)，通過(guò)完善LNG 運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，可提高LNG 運(yùn)輸能力，促進(jìn)LNG 持續(xù)快速健康發(fā)展。
基于LNG 鐵路運(yùn)輸安全考慮，文中提出了過(guò)臨界LNG 鐵路運(yùn)輸槽車概念，并進(jìn)行了探索性研究及設(shè)計(jì)計(jì)算方法研究。過(guò)臨界貯運(yùn)主要通過(guò)過(guò)臨界技術(shù)貯存LNG，即運(yùn)輸過(guò)程中實(shí)行全密封，不對(duì)外排放甲烷等易燃易爆氣體，從而不對(duì)鐵路沿線造成排放危險(xiǎn)�！兑夯烊粴庋b備設(shè)計(jì)技術(shù)：LNG 鐵路槽車卷》主要涉及4 類LNG 鐵路運(yùn)輸罐車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括當(dāng)前國(guó)際上流行的LNG 運(yùn)輸用各類型運(yùn)輸罐車設(shè)計(jì)及計(jì)算過(guò)程，如LNG鐵路運(yùn)輸罐車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、LNG 鐵路運(yùn)輸罐車系統(tǒng)傳熱及流場(chǎng)數(shù)值模擬；過(guò)臨界超高速LNG 鐵路槽車傳熱及流場(chǎng)數(shù)值模擬、過(guò)臨界超高速LNG 鐵路槽車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；高寒地區(qū)鐵路沿線LNG 貯運(yùn)站系統(tǒng)及主設(shè)備設(shè)計(jì)、高寒地區(qū)鐵路沿線LNG 貯運(yùn)站系統(tǒng)傳熱及流場(chǎng)數(shù)值模擬；200m3 LNG 鐵路集裝箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)計(jì)算方法，可為L(zhǎng)NG 鐵路運(yùn)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(jì)計(jì)算提供可參考樣例，并有利于推進(jìn)LNG 鐵路槽車的標(biāo)準(zhǔn)化及相應(yīng)LNG 液化鐵路運(yùn)輸技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化研發(fā)進(jìn)程。
本書主要針對(duì)目前國(guó)際上流行的4 類LNG 鐵路運(yùn)輸罐車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)及傳熱等數(shù)值模擬過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)的研究與開發(fā)，并基于傳統(tǒng)的LNG 鐵路運(yùn)輸罐車系統(tǒng)，提出了過(guò)臨界LNG 運(yùn)輸技術(shù)，并開發(fā)相應(yīng)鐵路罐車技術(shù)，供相關(guān)領(lǐng)域同行借鑒參考。主要研究4.6MPa 以下具有代表性的LNG 鐵路罐車及過(guò)臨界鐵路運(yùn)輸罐車的基本設(shè)計(jì)計(jì)算方法，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值模擬分析研究，主要涵蓋不同類型LNG 鐵路罐車的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程及運(yùn)算法則，也是當(dāng)前國(guó)際上的主流LNG 鐵路槽車基本設(shè)計(jì)計(jì)算方法。以上4種LNG 鐵路運(yùn)輸罐車設(shè)計(jì)計(jì)算方法屬LNG 裝備領(lǐng)域內(nèi)目前流行的LNG 運(yùn)輸設(shè)備核心技術(shù)之一，同時(shí)可應(yīng)用于液化石油氣（LPG）、煤化工、石油化工、低溫制冷等領(lǐng)域，從工藝基礎(chǔ)研發(fā)及設(shè)計(jì)技術(shù)等方面來(lái)講均已成熟，已能夠推進(jìn)LNG 運(yùn)輸核心設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)程及LNG 系列槽車的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)程。
本書第1 章為緒論部分，主要講述LNG 鐵路槽車的特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀等。
第2 章主要講述LNG 鐵路運(yùn)輸罐車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)容全面，不但包括設(shè)計(jì)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)及主要設(shè)計(jì)基本參數(shù)、LNG 鐵路運(yùn)輸罐車結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)、LNG 鐵路運(yùn)輸罐車強(qiáng)度基本校核、LNG 鐵路罐車安全附件和管路設(shè)計(jì)、LNG 鐵路罐車漏熱校核設(shè)計(jì)計(jì)算等，而且還包括LNG 鐵路槽車卸載工藝流程、LNG 鐵路運(yùn)輸罐車安全問(wèn)題及管理措施等內(nèi)容。
第3 章及后續(xù)章節(jié)主要講述LNG 鐵路槽車系統(tǒng)傳熱及流場(chǎng)數(shù)值模擬、過(guò)臨界鐵路槽車的基本設(shè)計(jì)過(guò)程等，涉及利用Solidworks 針對(duì)雙層LNG 鐵路槽車罐體結(jié)構(gòu)建模過(guò)程，利用ANSYS 對(duì)罐體結(jié)構(gòu)進(jìn)行空氣流場(chǎng)分布模擬過(guò)程，以及過(guò)臨界鐵路槽車基本設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬過(guò)程等，以便為從事LNG 貯運(yùn)領(lǐng)域內(nèi)的工程技術(shù)人員及研發(fā)人員提供有用的參考。
全書共分8 章，其中，第1 章由張周衛(wèi)、榮欣負(fù)責(zé)撰寫，第2～5 章由張周衛(wèi)負(fù)責(zé)撰寫并編輯整理，第6、7 章由汪雅紅負(fù)責(zé)撰寫并編輯整理，第8 章由榮欣負(fù)責(zé)撰寫并編輯整理，全書最后由張周衛(wèi)統(tǒng)稿并定稿。趙良東、蘇程達(dá)、張嶸、李宗儒、李培健、祁國(guó)旺、包小華等參與了各章節(jié)的撰寫與編排工作，榮欣、代德山、張超、韓孔良、馮瑞康、牛旭轉(zhuǎn)、盛日昕、孫凱旋、任少偉等參與了全書的校正工作。
本書受甘肅省高等學(xué)校產(chǎn)業(yè)支撐計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)：2020C-22）、甘肅省重點(diǎn)人才項(xiàng)目（編號(hào)：26600101）、甘肅省財(cái)政廳基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（編號(hào)：214137）等支持。
本書按照目前所列4 種LNG 鐵路槽車的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)度，重點(diǎn)列出了4 種典型的且具有代表性的LNG 鐵路槽車進(jìn)行研究開發(fā)，總結(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，并與相關(guān)行業(yè)內(nèi)的研究開發(fā)人員共同分享。限于著者水平及編寫時(shí)間，書中部分內(nèi)容難免有疏漏的地方，希望同行及廣大讀者批評(píng)指正。

蘭州交通大學(xué)
甘肅中遠(yuǎn)能源動(dòng)力工程有限公司
張周衛(wèi) 榮欣汪雅紅代德山

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