换热器的效率和压缩机的效率关系如下：

式中η——总液化效率；

η_c——压缩效率；

η_L——换热器的效率；

W_L——液化消耗的功；

W_R——制冷剂消耗的功；

W_C——压缩机的压缩功。

W_R是W_L和所有换热器系统中不可逆损失之和，如温差、控制阀和混合制冷剂的相互影响。换热系统最大的不可逆损失是因温差引起，尤其是低温部分。应尽量对换热器进行优化设计，以提高换热效率。对一些大型的压缩机，离心压缩机效率约为78%；轴流压缩机效率约为85%。

压缩机和冷却系统合在一起的效率

   

 

换热系统的效率

 


  

 

总的液化效率η为30%～45%。

板翅式换热器的基本结构是由平隔板(厚0.8～2.0mm)和翅片(厚0.15～0.58mm)构成板束组装而成。如图3-18所示。在两块平行金属板间，放入波纹状翅肄，两边以侧条密封，组成一个单元体。各单元体又以不同的叠积排列，并用钎焊固定，成为逆流式(如图3-18的流体a和流体b)或错流式(流体a、b和流体e)。翅片的高度和密度取决于传热和工作压力的要求。普通的翅片高度为6.3～19mm，翅片的间距约为1.6mm。翅片有很多种形式，如平板型、打孔型、间断型及鱼叉型等。打孔的翅片是为了使通道内的流量均匀，这在两相流的情况下是很重要的。板翅式换热器的组装件称为芯部，将半圆形进出流体汇管焊接至板束上，就成为板翅式换热器。在流体的进出口处采用流量分配器，分配器内的翅片确保流量分配均匀。

大多数板翅式换热器都是铜铝结构，初始的应用是在空气分离装置中。由于它结构紧凑、质量小，所以在低温流程中应用很广。在20世纪70年代末期，由于真空钎焊技术的发展，真空钎焊工艺代替了最初的盐浴式铜焊工艺。使换热器核心部分的尺寸更加紧凑，工作压力可以达到8MPa以上。

板翅式换热器单位体积的传热面积约为990～1300m²/m³，约为普通管壳式换热器的6～8倍。板翅式换热器1m³的质量仅为1200～1400kg，而管壳式换热器为4000kg/m³。由于质量小、单位体积传热面积大，因而板翅式换热器单位质量的换热面积约为管壳式换热器的25倍，这样就减小了换热器基础、支撑、隔热层等的费用。板翅式换热器允许多达10股流体在箱体内换热，两股流体换热的平均温差仅为3～6℃。由于板翅式换热器的流道狭窄，因此要求流体洁净，不含固体杂质，操作中还应防止温度骤变。铜铝型的板翅式换热器广泛用于天然气液化流程中的主要换热设备——冷箱。

 

 

LNG装置的换热器需要很高的传热效率，为此要解决以下影响传热效率的因素。

1. 流动不均匀性

由于局部的阻力(如入口通道的堵塞)，使换热器中某个部分的流量减少，或者多个换热器并联产生的流量不均匀，总的影响是使热效率下降。

2. 流道受阻

大多数的LNG液化流程都比较清洁，因为对气体进行了预处理，水、二氧化碳和其他杂质在液化前已经清除。可是由于碳氢化合物中高碳组分被冻结出来，可能产生偶尔的阻塞或故障，其后果都是引起流体流动不均匀和换热效率下降。对于这种情况，清洗过程比较简单，只要将换热器复温，用清洁和干燥的气体吹除即可，也就是所谓的“解冻”。某些情况下则采用化学溶剂的方法，如向系统内的流体充注入甲醇，以抑制氢气的产生，而且不需要停机。

3. 纵向导热

对于双层套管式换热器，纵向导热是指沿着换热器长度方向的传热，对于板翅式换热器，则是板与翅片交界处的传热。纵向导热对传热效率是非常不利的。评价纵向导热的影响是比较复杂的，尤其是对多股流的换热器和其中有相变产生的情况。

对于板翅式换热器，通过采用间断型翅片的方法，可以减少纵向热传导的影响。板与翅片交界处，翅片的厚度应尽量薄一些。

对于绕管式换热器，长而细的管路有利于减少纵向热传导。

4. 环境漏热

天然气液化过程在低温状态下进行，热量从装置周围环境漏入，对于换热器的影响，与纵向热传导是类似的。

液体输送需要泵增压，LNG液体输送同样需要泵增压。但是，LNG液体输送泵除了一般的液体输送泵的性能要求外，在低温性能和气密性能方面有更高的要求。

LNG的生产、储存、运输过程都需要泵送。如从LNG液化装置的储罐向LNG船液舱内装货、LNG船到达接收站时的卸货、接收站对外进行LNG的输送或转运、，固定储罐对运输罐车的装货或向气化器供液等，都需要LNG泵。LNG船在卸好货以后，开始下一次航行前往LNG的产地时，液舱中留有一定的LNG“残液”是为了维持液舱处于低温状态，也需要用泵循环舱内的残液，喷淋LNG冷却舱壁。在LNG作为汽车燃料时，加注站向汽车加注LNG时，也需要LNG泵来输送。

输送LNG这类低温的易燃介质，输送泵不仅要具有一般低温液体输送泵能承受低温的性能，而且对泵的气密性能和电气方面安全性能要求更高。常规的泵很难克服轴封处的漏泄问题。对于普通的没有危险性的介质，微量的漏泄不影响使用。而易燃易爆介质则不同，即使是微量的漏泄，随着在空气中的不断积累，与空气可能形成可燃爆的混合物。因此，LNG泵的密封要求显得尤其重要。除了密封问题以外，还有电动机的防爆问题，电动机的轴承系统、联轴器的对中问题，长轴驱动时轴的支撑以及温差的负面影响等一系列问题。

为了解决可燃的低温介质输送泵的这些问题，在泵的结构、材料等方面有很大的进展。一种安装在密封容器内的潜液式电动泵在LNG系统得到了广泛的应用。另外，在一些传统的离心泵的基础上，通过改进密封结构和材料等措施，也可应用于LNG的输送。柱塞泵在某些场合也有应用，如在LNG汽车技术中，需要将液化天然气转变为压缩天然气，称为LCNG装置，采用的就是柱塞泵。

潜液式电动泵如图3-19所示。它是专门用于输送LNG和LPG等易燃、易爆的低温介质。其特点是将泵与电动机整体安装在一个密封的金属容器内，因此不需要轴封，也不存在轴封的漏泄问题。泵的进、出口用法兰与输送管路相连。

 

 

潜液式电动泵的设计与传统的笼型电动机驱动的泵有较大的差别。动力电缆系统需要特殊设计和可靠的材料，电缆可以浸在低温的液化气体中，在-200℃条件下仍保持有弹性。电缆需要经过严格的测试和验收，并标明是液化气体输送泵专用电缆，工作温度为±200℃LNG泵的电缆如图3-20所示。电缆用聚氯乙烯材料(TFE)绝缘，并用不锈钢丝编成的铠甲加以保护。电动机的冷却是由所输送的低温流体直接进行冷却，冷却效果好；电动机效率高。因为电动机浸在所要输送的流体中，所以电动机也没有潮湿和腐蚀的影响，电动机的绝缘也不会因为温度升高引起恶化。