【正文】 殼體焊接而成，可能由螺栓或快速開關(guān)裝置連接而成?？赡苁菆A形、方形、矩形或其他形狀。螺栓被安裝應(yīng)用墊圈的地方的扁平封頭稱為盲板。通常，盲板被連接在兩個(gè)邊緣區(qū)之間放一個(gè)墊圈的容器封頭上。雖然扁平的封頭可能是圓形或非圓形的，但是它們有均勻的厚度。開口和接管所有的工藝容器都需要有輸入和輸出的物料。對(duì)于一些容器，物料是大量的或內(nèi)部經(jīng)常變化的，通常是通過連接的整個(gè)封頭或一部分來給開一個(gè)較大的通道。然而，對(duì)于大多數(shù)容器，物料的進(jìn)口與出口通過與管道相連接的封頭或殼體的開口。另外還有一些開口還是需要的，例如方便人進(jìn)入的人孔。對(duì)以一些從外面檢測容器的手孔的開口也是必要的。另外一些清理容器的和排水口也必須有。這些開口不總是有一個(gè)接管被安裝在開口。有時(shí)閉口有一個(gè)人孔蓋或或手孔蓋直接被焊接或用螺栓連接在容器上。支撐大多數(shù)直立容器由裙座支撐。由于它們傳遞剪切力所以裙座是經(jīng)濟(jì)的。它們總是通過地腳螺栓和軸承板把力傳遞到地基上。支腳容器是較輕的并且支腳到容器的底部提供較容易的通道。一個(gè)經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)是支腳直接連在容器上并且力是由剪切產(chǎn)生的。水平容器通常由鞍座支撐。由于殼體太薄有時(shí)加強(qiáng)環(huán)可能被用把力傳遞到鞍座上。熱膨脹問題應(yīng)該被考慮。Unit 17壓力容器的設(shè)計(jì)容器的選擇雖然很多因素決定著容器的選擇，但是影響選擇的兩個(gè)基本要求是安全和經(jīng)濟(jì)。許多內(nèi)容都被考慮，像材料的可獲取性，抗腐蝕能力，材料的強(qiáng)度，類型和載荷的大小，安裝的位置包括風(fēng)載荷和地震載荷，制造的地點(diǎn)，容器安裝的方位和在設(shè)備制造地點(diǎn)勞動(dòng)力的可用性。隨著特殊壓力容器在石油化工和其他工業(yè)的廣泛應(yīng)用，恰當(dāng)材料的應(yīng)用很快變成一個(gè)主要問題。對(duì)于容器的最主要的材料是碳鋼。許多其他特殊材料也被應(yīng)用在抗腐蝕或者儲(chǔ)存液體材料的性質(zhì)不衰減的能力方面。材料的替代十分廣泛并且覆蓋層和涂層被廣泛應(yīng)用。設(shè)計(jì)工程師必須與過程工程師進(jìn)行交流為的是所有備用材料歸因于容器的整體完整性。對(duì)于這些容器要求野外安裝與在現(xiàn)場建造的相比，盡管容器制造的不利條件，但是在焊接處的質(zhì)量安全必須保證。對(duì)射線探傷，應(yīng)力消除，和其他在野外的操作預(yù)測必須建立。對(duì)于那些在低溫環(huán)境下運(yùn)行或盛裝液體的容器，必須注意保證材料在低溫下的抗擊能力。為了滿足性能容器可能要求高合金鋼，有色金屬，或一些特別的高溫要求。那種壓力容器標(biāo)注被應(yīng)用首先考慮的是是否有一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)在安裝方面。如果有就按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。如果管轄部門已經(jīng)決定采用ASME規(guī)范的第八篇，那么需要確定的只是選用第一分篇還是第二分篇。有很多操作需要用第一分篇而不是第二分篇，但是底線是經(jīng)濟(jì)的情況下。第一分篇用近似的公式，圖表，和曲線圖在簡單的計(jì)算。第二分篇，在另一方面，用復(fù)雜的公式、圖表、在壓力報(bào)告中必須被描述的分析設(shè)計(jì)方法。有時(shí)，由于對(duì)按第一分篇設(shè)計(jì)的容器在最低要求之外又增加了許多附加要求，因此按第二分篇設(shè)計(jì)選取較高的需用應(yīng)力可能更為經(jīng)濟(jì)。特殊的設(shè)計(jì)要求在所有單元增加標(biāo)準(zhǔn)信息，像壓力、設(shè)計(jì)溫度、形狀和尺寸，其他的信息內(nèi)容也是必要的并且必須被記錄下來。腐蝕和侵蝕量被給并且一個(gè)合適的材料和保護(hù)方法必須被記錄。液體的類型必須被包含，像致命因子，必須被提到由于要求的特殊設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。支撐位置，水平或豎直，并且支撐點(diǎn)像來自支撐容器和管子的力一樣必須被記錄。坐落位置也得給出一邊風(fēng)、雪、地震的要求可能被確定。沖擊力和周期要求也要包括。對(duì)于ASME標(biāo)準(zhǔn)，第八篇第二分篇，是否作為疲勞分析的說明已經(jīng)通過AD160給出。如果疲勞分析被要求，這個(gè)特殊的周期和力也被給出。另外，設(shè)計(jì)說明書指出是否包括恒力或瞬時(shí)力。需用壓力包含很多種形式的力設(shè)計(jì)報(bào)告和計(jì)算ASME標(biāo)準(zhǔn)，第八篇第二分篇，規(guī)定一種正式形式的帶有假設(shè)設(shè)計(jì)報(bào)告在使用說明書中在壓力分析計(jì)算方面。這些計(jì)算被準(zhǔn)備和鑒定由一個(gè)專業(yè)的工程師在壓力容器的設(shè)計(jì)試驗(yàn)中。如同用戶設(shè)計(jì)條件一樣，制造商的設(shè)計(jì)報(bào)告以及有關(guān)制造廠數(shù)據(jù)報(bào)告的證書嗾使強(qiáng)制性的。這有制造廠保存成文件保存五年。材料的說明書所有的標(biāo)準(zhǔn)都有材料的詳細(xì)說明書和要求用于描述哪種材料是允許的。被允許的這些材料特殊的標(biāo)準(zhǔn)被列出或被限制在被允許的應(yīng)力值范圍內(nèi)。根據(jù)這個(gè)章程和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于一個(gè)特殊進(jìn)程的容器的許用材料是被規(guī)定的。例如，僅SA與SB的標(biāo)準(zhǔn)材料可能用在ASME鍋爐和壓力容器制造中。安全因素為了提供一個(gè)設(shè)計(jì)與實(shí)際公式的差距，那個(gè)被建立在復(fù)雜的理論與不同失效模式下，實(shí)際的設(shè)計(jì)公式應(yīng)用在減小厚度和壓力水準(zhǔn)，一種安全因素被應(yīng)用在多種材料性能，這種性能決定著許用應(yīng)力。安全因素直接與理論和失敗模型、沒中規(guī)定的特殊設(shè)計(jì)要求和被確定和估計(jì)的多種真實(shí)壓力水準(zhǔn)的程度有關(guān)?？v觀世界，多種安全因素被用在材料的壽命上去建立鍋爐、壓力容器和管子的設(shè)計(jì)許用壓力。對(duì)于這個(gè)溫度變化到建立許用壓力的緩慢破壞的溫度，這所有建立的許用壓力是在屈服強(qiáng)度的基礎(chǔ)上的。在許多國家，一種因素被應(yīng)用在經(jīng)過許多次試驗(yàn)而建立起來的一系列數(shù)據(jù)上。在其他國家，數(shù)據(jù)是由低的屈服強(qiáng)度和高的屈服強(qiáng)度決定的。在另外的一些國家，對(duì)于設(shè)計(jì)部件這真正的數(shù)據(jù)是由多次測試而確定的。部分的設(shè)計(jì)歸因于設(shè)計(jì)的公式。并不是所有國家用極限抗拉強(qiáng)度作為確定許用應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)。Unit 19換熱器的種類換熱器起初是為了在熱流和冷流中傳熱。對(duì)兩種冷熱流體一般有單獨(dú)的通道，一般是連續(xù)性操作。最通用的換熱器是殼管式換熱器。但是不同種類板式和其他形式是有價(jià)值的和經(jīng)濟(jì)競爭能力。雖然一些其他形式也被討論，但是接下來大部分都在討論殼管式的。起初是因?yàn)樗鼈兊闹匾砸彩菓?yīng)為他們?cè)谖墨I(xiàn)中由較完整的記載。因襲它們可以以一種適當(dāng)過程的準(zhǔn)確標(biāo)準(zhǔn)被設(shè)計(jì)。其他類型的基本上市帶有專利性的，并且多數(shù)必須有他們的制造廠來進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。板框式換熱器板框式換熱器是在一個(gè)結(jié)構(gòu)上壓緊波紋板的裝配體。圍在邊緣的夠槽中密封墊片含有液體，并且控制板間液體的流入與流出空間。緊密的縫隙和波紋的板框換熱器，在兩側(cè)的上部達(dá)到了管殼式換熱器的幾倍，而且板框式換熱器的污垢系數(shù)較小。換熱表面對(duì)于清掃的容易性德爾板框式換熱器特別適用于污垢設(shè)備，也適用于衛(wèi)生要求較高的行業(yè)，比如制藥和食品工業(yè)，受到可能的墊圈式的密封材料性能的影響，一般最高壓力值為300 psig，最高溫度為400 0F.。由于較少氣液制造板框式換熱器，大多數(shù)關(guān)于板框式換熱器的工藝設(shè)計(jì)資料到有專利性，但也許提供給負(fù)責(zé)的工程師。摩擦飲食和熱傳遞系數(shù)碎著班的空間和波紋的種類變化。泵花費(fèi)的每個(gè)熱傳遞單元比殼管式設(shè)備低。用純鋼制造板框式換熱器的費(fèi)用是管殼式的50~70%。螺旋型換熱器在螺旋形換熱設(shè)備中，熱流進(jìn)入螺旋單元的中心，并且流到邊緣。冷流體是逆流的。在邊緣進(jìn)入并在中心位置流出。在兩邊熱傳遞系數(shù)較高。由于真正的逆流形式?jīng)]有原來形式的溫差，這些因素可能導(dǎo)致表面要求20%或更小的殼管式換熱器。螺線形式對(duì)于中等壓力的高粘性流體比較適合。翹片式換熱器翹片式換熱器首先被應(yīng)用在油氣設(shè)備中。典型的翹片式換熱器在單位體積上有1200平方米的表面積，～ mm，～ mm,片的密度是230～700片每米。在單位體積上翹片式換熱器是殼管式換熱器的4倍。翹片式換熱器的操作壓力設(shè)計(jì)為80atm。因?yàn)槁N片式換熱器之間的間距小，所以不適合易堵塞的設(shè)備。從商業(yè)上說，翹片式換熱器適用于低溫設(shè)備，也是用于與汽輪機(jī)相關(guān)的高溫恢復(fù)設(shè)備。對(duì)于動(dòng)力設(shè)備來說，比如在有發(fā)動(dòng)機(jī)的交通工具中，翹片式換熱器有結(jié)構(gòu)緊湊和質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)。錯(cuò)流和逆流的任何排列形式都是可行的，并且在同一設(shè)備中可以安排三種或三種以上的流束，壓力下降、熱交換關(guān)系的設(shè)計(jì)其他方面被很好的記載?？諝饫鋮s器這種設(shè)備是指由流體流過翹片式的管道，并且有風(fēng)扇冷卻的空氣通過管道。考慮空氣冷卻器的經(jīng)濟(jì)性，可以允許流體與周圍空氣和出口的溫差為25~40濟(jì)上不分上下。套管式換熱器套管式換熱器是由一個(gè)尺寸比較大的和中間一個(gè)尺寸比較小的中央管通過塑料密封套連接而成。直線長度被限制在20 ft，否則中心管將下沉并且使環(huán)面的分配空間較小。一般情況，高溫、高壓、高密度和腐蝕性的液體放在內(nèi)管上，較小要求的液體被放在外側(cè)管子上。當(dāng)在處理石油脫蠟和液體結(jié)晶時(shí)，內(nèi)表面上應(yīng)該提供刮刀。在環(huán)狀的空間上，軸向翹片可以改善氣體和粘性流體的熱交換效率。假如應(yīng)用較大的熱交換表面。套管可以排布堆積起來，也可以應(yīng)用平行方式。這些套管式換熱器已經(jīng)逐漸被管殼式換熱器所取代。在以下情況下，是值得考慮的。（1）當(dāng)殼側(cè)系數(shù)比管側(cè)系數(shù)一樣小時(shí)，這時(shí)殼側(cè)系數(shù)可以與管側(cè)相比了（2）我們可以在套管式換熱器中采用真正意義上的逆流來代替，因?yàn)闇囟容^高需要多個(gè)套管單元。0F。蕩船熱效率超過每小時(shí)1千萬英熱時(shí)單位時(shí)，空氣冷卻器與水滿足要求且供應(yīng)量充足時(shí)，與水冷在經(jīng)（3）在與大直徑殼體相比，我們的環(huán)裝空間是使用較高壓力來滿足經(jīng)濟(jì)性能（4）而與開放式殼體換熱器相比，當(dāng)我們的換熱器表面僅僅是100 ~ 200sqft時(shí)，我們套管式換熱器有較高的經(jīng)濟(jì)性殼管換熱器這種換熱器將在以后幾章討論。21泵1．介紹泵是提出，轉(zhuǎn)移或壓縮液體和氣體的設(shè)備。下面介紹四種類型的泵。在所有的這些中，我們一步步采取措施防止氣蝕，氣蝕將減少流量并且破壞泵的結(jié)構(gòu)。用來處理氣體和蒸汽的泵稱為壓縮機(jī)，研究流體的運(yùn)動(dòng)的科學(xué)成為流體動(dòng)力學(xué)。水泵是用管子或其他機(jī)械把水從一個(gè)地方傳到另一個(gè)地方。水泵的操作壓力從一磅到一萬磅每平方英尺。日常生活中，泵是很多的，有用于在魚池和噴泉使水循環(huán)和向水中充氣的電泵，還有用于從住宅處把水引走的污水泵?，F(xiàn)在，兩種典型的排水泵是容積泵和離心泵。容積泵通過由真空產(chǎn)生的吸力把水引到一個(gè)緊湊的地方。這種類型泵的一個(gè)實(shí)例就是提升或壓力泵，在20世紀(jì)中葉美國農(nóng)村普遍使用。提升泵的操作是通過一個(gè)與被管子包住的活塞手柄來進(jìn)行的。當(dāng)我們提升活塞時(shí)在管子下部產(chǎn)生一個(gè)局部的真空，這樣我們就用管子從下面的取水，并且送到泵的一個(gè)空間。當(dāng)水被泵吸入時(shí)，單向閥關(guān)閉，阻止水流回到井下。接著泵的活塞吸入更多的水進(jìn)入泵的膛體中。這樣最后形成溢流，水從管口處流出。而離心泵時(shí)使用了一種螺旋推進(jìn)器，旋轉(zhuǎn)時(shí)使水流動(dòng)，而且推進(jìn)器的切片是在泵送水時(shí)侵入水中的。而且，當(dāng)推進(jìn)器旋轉(zhuǎn)時(shí)，水進(jìn)入位于刃片的軸部的間隙并且以很高的壓力甩向底部。與它類似，離心泵的早期形式，螺桿泵，通過一個(gè)管子螺絲釘?shù)慕M成，當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，把水提升上去。螺旋泵經(jīng)常用在污水處理廠中，因?yàn)樗麄兛梢赃\(yùn)輸大量的水，而不會(huì)因?yàn)樗槠氯?。在遠(yuǎn)古的中東，因?yàn)閷?duì)農(nóng)場進(jìn)行灌溉的需求，所以有一種強(qiáng)大的動(dòng)力去推進(jìn)水泵的進(jìn)程。在這些區(qū)域里，早期的泵是為了將水一桶一桶的從水源或河渠中提升到容器中。古希臘的發(fā)明家和數(shù)學(xué)家的阿基米德泵認(rèn)為是公元前3世紀(jì)首先提出螺旋泵的發(fā)明家。之后，古希臘發(fā)明家發(fā)明了第一個(gè)提水泵。在十七世紀(jì)末和十八世紀(jì)初，英國的工程師Thomas Savory，法國的物理學(xué)家Denis Pa]pin，和英國的鐵匠和發(fā)明家Tomas Newen,它們發(fā)明了用蒸汽驅(qū)動(dòng)活塞的水泵。蒸汽驅(qū)動(dòng)的水泵首先廣泛的被應(yīng)用在從煤礦往外輸水過程中?，F(xiàn)在離心泵使用的例子，可以是在哥倫比亞河上使用的大古利水壩。這個(gè)泵有超過灌溉一百萬英畝的土地能力。往復(fù)泵有一個(gè)在圓筒中上下移動(dòng)的活塞，可以使水規(guī)則的流入或流出圓筒。這些泵可以是單作用的，也可以是雙作用的。在單作用的泵中，泵的作用僅僅發(fā)生在活塞的一側(cè)，典型的例子就是升液泵。在升液泵中，活塞通過手上下移動(dòng)。在雙作用的水泵中，泵的作用發(fā)生在活塞的兩側(cè)，比如說電動(dòng)的或氣動(dòng)的鍋爐給水泵，水以高壓通過蒸汽鍋爐供給。這些泵可以是單級(jí)的也可以是多級(jí)的。多級(jí)的往復(fù)泵的泵系列有多個(gè)剛體。離心泵離心泵被認(rèn)為是旋轉(zhuǎn)泵，它是有一個(gè)旋轉(zhuǎn)地葉輪，也有刃片，刃片是侵入液體中。液體也是由葉輪軸向進(jìn)入泵，并且旋轉(zhuǎn)的葉輪將液體甩向葉片根部。同時(shí)葉輪也給液體一個(gè)較高的過度，這個(gè)過度能夠使泵的一個(gè)固定部件轉(zhuǎn)化成壓力。我們一般稱為擴(kuò)壓器。在高壓泵里，很多葉輪可以被系列選用，并且在一個(gè)葉輪后有一個(gè)擴(kuò)壓器，也可能含有導(dǎo)輪，可以逐漸的降低液體的過度。對(duì)于低壓泵來說，擴(kuò)壓泵一般就是一個(gè)螺旋形的通道，成為蝸殼，作用原理是攔截面逐漸增加可以有效降低流體的過度。在泵工作前，葉輪必須被灌注，也就是在泵啟動(dòng)時(shí)，葉輪必須被液體包圍。也可以通過在吸入線上放另一個(gè)截止閥來實(shí)現(xiàn)，截止閥在泵停止工作時(shí)是液體保留在泵內(nèi)。如果閥泄露了，泵可以通過閥的入口，從外面的水源比如說蓄水池來取水灌注。一般離心泵在排水線也有一個(gè)閥控制流體和壓力。對(duì)于小流量和高壓力來說，葉輪作用很大部分是放射狀的。對(duì)于高速流體和低壓排水壓力，泵中流體的方向可以近似于與軸的軸向平行，這時(shí)泵有一個(gè)軸流。這時(shí)葉輪就近似于螺旋推進(jìn)器。從一種流的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種流的狀態(tài)是漸進(jìn)的，對(duì)于中間狀態(tài)，設(shè)備可稱為混流泵。射流泵射流泵是通過一個(gè)流量相對(duì)較小的液體或蒸汽，以較高速度移動(dòng)到較大的液流。因?yàn)楦咚倭黧w要通過液體，它從泵里帶走液體一部分，同時(shí)，高速流產(chǎn)生一個(gè)真空，這個(gè)真空又把液體吸入泵內(nèi)。射流泵經(jīng)常給蒸汽鍋爐注水。另外，也應(yīng)用來推動(dòng)的船只，特別是在正常的推進(jìn)器可能被破壞的淺水里。其他類型的泵仍然存在其他很多類型的容積泵，一般用帶有很多保密配合的圓形突出的回轉(zhuǎn)件。液體被收集在耳朵之間，而且被轉(zhuǎn)送到一個(gè)壓力較高的區(qū)域。這種泵的一個(gè)典型設(shè)備是齒輪泵，包含有一對(duì)網(wǎng)狀齒輪，在齒輪泵里耳朵就是齒牙。也可通過一個(gè)在外殼旋轉(zhuǎn)的螺桿來構(gòu)造一個(gè)簡單而低效的泵，螺桿推動(dòng)也提前進(jìn)。一個(gè)相似的泵在公元前3世紀(jì)被希臘數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家阿基米德發(fā)明了。在所有的泵里，液體被一些列脈沖排出，并且不連續(xù)。因此我們必須注意在排除線上來避免共振，因?yàn)楣舱窨赡軙?huì)損傷或破壞整個(gè)設(shè)備。對(duì)往復(fù)泵來說，真空經(jīng)常放在排除線上，可以減少振動(dòng)，并使流動(dòng)均衡。Unit 24閥閥，是一種控制液體或氣體流動(dòng)的機(jī)械。例如截止閥，是保證流體沿一個(gè)方向流動(dòng)。閥的尺寸范圍很大，小的用在汽車輪胎的閥，大的用在控制水閘和大壩上。大閥的直徑可能超過五米。小閥和低壓閥通常由黃銅，鑄鐵，塑料制造，而較高壓力的閥是用鍛鋼制造的。其他合金，比如不銹鋼可能用在控制流體有腐蝕作用的流體上。閥可以手工操作，可以由伺服機(jī)構(gòu)機(jī)械操作，或由所控制液流操作。基本上由四種類型的閥，回轉(zhuǎn)閥，提升閥，滑閥，活塞閥。而且毫無疑問它們的發(fā)展也是這個(gè)順序。四種基本類型有很多種變體。然而所有變體與母體在原理上是相似的。盡管目前發(fā)展趨勢越來越標(biāo)準(zhǔn)化，越來越簡化。新型工藝和技術(shù)的出現(xiàn)預(yù)計(jì)新的發(fā)現(xiàn)和外來的，結(jié)構(gòu)材料的發(fā)現(xiàn)。將促進(jìn)這些變形，