【正文】 驗爐筒體的壁厚。封頭的結(jié)構(gòu)形式是應(yīng)工藝過程、承載能力、制造技術(shù)方面的要求而形成的。若厚度和直徑與圓筒相同，則半球形封頭的承壓能力是同樣條件下圓筒承壓能力的兩倍，故從受力來看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式，但其深度大，制造有一定難度。（2） 橢圓形封頭如圖23所示，橢圓形封頭由半個橢球和一段高為的圓筒形筒節(jié)（稱為直邊）構(gòu)成，橢圓形封頭旳直邊高度與封頭的公稱直徑有關(guān)，如表22所示。因此，中、低壓容器中橢圓形封頭的應(yīng)用較為廣泛。如圖24。球冠型封頭可用作容器的端封頭，如圖25（a）也可用作容器中兩個相鄰承壓空間的中間封頭，如圖25（b）。 （22）圖26 Q值圖圖27 Q值圖 （4）錐形封頭錐體錐形封頭的主體部分在內(nèi)壓作用下，最大薄膜應(yīng)力發(fā)生在大端。對大端，軸向彎曲應(yīng)力為主要控制因素，且屬二次應(yīng)力，所以應(yīng)力強度控制在內(nèi)；對小端，由于小端與圓筒連接處的應(yīng)力狀況主要為平均周向拉應(yīng)力和平均徑向壓應(yīng)力，屬局部薄膜應(yīng)力，所以應(yīng)力強度可以控制在內(nèi)，但由于此處局部薄膜應(yīng)力有可能超越邊緣效應(yīng)的分布范圍，為安全起見，取應(yīng)力強度控制在以內(nèi)。對小端，任何情況下加強段的厚度不得小于相連接的錐殼厚度，錐殼加強段長度應(yīng)不小于，圓筒加強段長度應(yīng)不小于。 （1）封頭凹面?zhèn)仁軌? 查圖26可知，Q值為3，故 （2）封頭凸面?zhèn)仁軌翰閳D27可知，故 （3）。 所以球冠型封頭厚度為16mm。常見的可拆卸結(jié)構(gòu)有法蘭連接、螺紋連接和承插式連接。由于法蘭連接有較好的強度和緊密性，適用的尺寸范圍寬，在設(shè)備和管道上都能應(yīng)用，所以應(yīng)用最普遍。 （1）法蘭連接結(jié)構(gòu)與密封原理 　法蘭連接結(jié)構(gòu)是一個組合件，是由一對法蘭，若干螺栓、螺母和一個墊片所組成。故法蘭連接的設(shè)計中主要解決的問題是防止介質(zhì)泄漏。施加于單位面積上的壓力（壓緊應(yīng)力）必須達到一定的數(shù)值才能使墊片變形而被壓實，密封面上有機械加工形成的微隙被填滿，形成初始密封條件。密封比壓力主要決定于墊片的材質(zhì)。當設(shè)備或管道在工作狀態(tài)時，介質(zhì)內(nèi)壓形成的軸向力使螺栓被拉伸，法蘭密封面沿著彼此分離的方向移動，降低了密封面與墊片之間的壓緊應(yīng)力。反之，墊片的回彈力不足，預(yù)緊密封比壓降到工作密封比壓以下，甚至密封處重新出現(xiàn)縫隙，則此密封失效。為此，螺栓和法蘭都必須具有足夠大的強度和剛度，使螺栓在容器內(nèi)壓形成的軸向作用下不發(fā)生過大的變形。整體法蘭分為：鑄造法蘭、對焊法蘭、平焊法蘭、活套法蘭。不同的結(jié)構(gòu)要求有不同的密封面：平面形密封面、凹凸形密封面、孫草形密封面、錐形密封面、梯形槽密封面。它在原有的法蘭連接的基礎(chǔ)上，對法蘭對進行加工，加工出嚙齒，然后用鎖緊圈將兩法蘭進行縮緊，從而實現(xiàn)連接。同樣，它也有很多缺點：加工難度高；密封圈易磨損；開啟式壓力釋放速度快，爆炸威力大；安全聯(lián)鎖裝置以人為損壞；大型容器罐比較難；容器不易承受負壓，否則密封不好，容易漏氣。2）驗證初選法蘭的適用性根據(jù)以上選定法蘭公稱壓力和公稱直徑，查國家標準，可知初選的長頸對焊法蘭滿足標準。4）對所選擇的法蘭進行再加工將法蘭加工12個法蘭齒，將法蘭部分進行切除，便于與球殼和筒體連接。（2）后法蘭的選取1）初步確定法蘭的類型短筒內(nèi)徑即為法蘭的公稱直徑，即可根據(jù)DN=1000mm，p=，查國家標準，初步選擇乙型平焊法蘭。3）驗證初選法蘭的適用性根據(jù)以上選定的法蘭公稱壓力和公稱直徑，可知初選的乙型平焊法蘭滿足要求。安全閥是一種安全保護用閥，它的啟閉件受外力作用下處于常閉狀態(tài)，當設(shè)備或管道內(nèi)的介質(zhì)壓力升高，超過規(guī)定值時自動開啟，通過向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來防止管道或設(shè)備內(nèi)介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值。安全閥在系統(tǒng)中起安全保護作用。安全閥結(jié)構(gòu)主要有兩大類：彈簧式和杠桿式。杠桿式是靠杠桿和重錘的作用力。當管道內(nèi)介質(zhì)壓力超過規(guī)定壓力值時，輔助閥先開啟，介質(zhì)沿著導管進入主安全閥，并將主安全閥打開，使增高的介質(zhì)壓力降低。此外，隨著使用要求的不同，有封閉式和不封閉式。不封閉式一般用于無毒或無腐蝕性的介質(zhì)。當介質(zhì)壓力達到開啟壓力的75%以上時，可利用提升扳手將閥瓣從閥座上略為提起，以檢查安全閥開啟的靈活性；8）若介質(zhì)溫度較高時，為了降低彈簧腔室的溫度，一般當封閉式安全閥使用溫度超過300℃及敞開式安全閥使用溫度超過350℃時，應(yīng)選用帶散熱器的安全閥；9）若安全閥出口背壓是變動的，其變化量超過開啟壓力的10%時，應(yīng)選用波紋管安全閥；10）若介質(zhì)具有腐蝕性時，應(yīng)選用波紋管安全閥，防止重要零件因受介質(zhì)腐蝕而失效。如物料進、出口管、測量和控制點接管，視鏡、液面計孔、人孔、手孔等。這些因素均使開口和開口接管處存在較大的局部應(yīng)力，加之材料和制造缺陷等各種因素的綜合作用，開孔和接管附近就成為壓力容器和設(shè)備的薄弱部位。但并非所有的開孔都要補強。所以，試驗爐不需補強。支座的型式由容器和設(shè)備的型式而定，分為立式設(shè)備支座、臥式設(shè)備支座和球形容器支座。用于換熱器、儲罐等臥室設(shè)備，其中鞍式支座應(yīng)用最廣泛。鞍式支座又稱鞍座，是臥室設(shè)備廣泛采用的一種支座，有彎制和焊制兩種類型。彎制鞍座的腹板與底板是由同一塊鋼板彎制而成，兩板間沒有焊縫，只有DN≦900mm的設(shè)備才使用彎制鞍座。因此DN≦900mm的設(shè)備鞍座只有重型。圖210 輕型鞍式支座（2） 鞍式支座的選用鞍座選用的主要依據(jù)是設(shè)備的公稱直徑，選用鞍座時應(yīng)遵循以下原則：1） 鞍座實際承受的最大載荷必須小于鞍座的允許載荷。3） 鞍座安放的位置，依前面所述，A≦（為筒體與封頭的內(nèi)半徑）。以防止熱膨脹對容器造成的附加應(yīng)力。（2） 計算設(shè)備的最大質(zhì)量水壓試驗時，水的質(zhì)量：由三維圖形顯示，設(shè)備的最大質(zhì)量=故設(shè)備的最大質(zhì)量（3）鞍座的選擇每個鞍座承重查表224可選用A型鞍座，包角帶墊板，四塊筋板，其允許載荷=275kN，可以使用。≦，故水壓試驗合格。(1) 焊接接頭形式 焊縫系指焊件經(jīng)焊接所形成的結(jié)合部分，而焊接接頭時焊縫，熔合線和熱影響區(qū)的總稱。 1） 對接接頭 系兩個相互連接零件在接頭處的中間處于同一平面或同一弧面內(nèi)進行焊接的接頭。 2） 角接接頭和T型接頭 系兩個相互連接零件在接頭處的中間相互垂直或相交成某一角度進行焊接的接頭。角接接頭和T字接頭都形成角焊縫。但是在容器的某些特殊部位，由于結(jié)構(gòu)的限制，不得不采用這種焊接結(jié)構(gòu)，如接管，法蘭，夾套，管板和凸緣的焊接，多為角接接頭或T型接頭。搭接接頭的焊縫屬于角接縫，與角接接頭一樣，在接頭處結(jié)構(gòu)明顯不連續(xù)，承載后接頭部位受力情況較差。 (2) 坡口形式 為了保證全熔透和焊接質(zhì)量，減少焊接變形，施焊前，一般需將焊件連接處預(yù)先加工成各種形式，稱為焊接坡口。 其中的坡口形式有5種，即I形，V形，V單邊形，U形和，J形，基本坡口可以單獨應(yīng)用，也可以兩種或兩種以上組合使用，如X形坡口是由兩個V形坡口和一個I形組成而成。 (3) 壓力容器焊接接頭分類 為了對不同類別的焊接接頭對口錯邊量，熱處理，無損檢測，焊縫尺寸等方面有針對性的提出不同的要求，GB150根據(jù)焊接接頭在容器上的位置，即根據(jù)該焊接接頭所連接兩元件的結(jié)構(gòu)類型以及由此而確定的應(yīng)力水平，把壓力容器中受壓部位的焊接接頭分程A，B，C，D四類. 圓筒部分的縱向接頭，球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭，各類凸形封頭中的所有焊接接頭以及嵌入式接管與殼體對接連接的接頭，均屬Ａ類接頭?！　∑缴w，管板與圓筒非對接連接的接頭，法蘭與殼體，接管連接的接頭，內(nèi)封頭與圓筒的搭接接頭以及多層包扎容器層板層縱向接頭。接管，人孔，凸緣，補強圈等于殼體連接的接頭，均屬Ｄ類焊接接頭，但已規(guī)定為A，B類的焊接接頭除外。尤其在石油化工工業(yè)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。通過本次對換熱器的設(shè)計，使我對化工設(shè)備專業(yè)的專業(yè)課有了更為深刻的認識，特別是通過實踐讓我掌握了內(nèi)壓容器和外壓容器一體的設(shè)計理念和方法，加深了對過程設(shè)備設(shè)計思想的理解，認識到了一個兼顧工藝與經(jīng)濟效益的化工設(shè)備對提高能源利用率，降低消耗與污染起到的至關(guān)重要的作用。謝詞畢業(yè)設(shè)計順利完成。由于在學習壓力容器設(shè)計時，對于課本基礎(chǔ)知識和三維設(shè)計作圖掌握的并不牢固，而且在缺少電腦的情況下，使得我的設(shè)計進行的異常緩慢。對于徐老師在康復(fù)期間，不顧身體的疼痛對我的指導，在此我對老師表示深深的感謝！在這里，我還要感謝在這三年期間教導我的老師們表示深深的感謝，是他們交給了我知識，幫助我成長，指引我道路。最后，衷心感謝在百忙之中抽出寶貴時間對我論文進行評閱和評議的老師們！參考文獻[1] 全國壓力容器標準化技術(shù)委員會GB150《鋼制壓力容器》［Ｍ］．北京：中國標準出版社．1998[2] 全國壓力容器標準化技術(shù)委員會GB151《管殼式換熱器》［Ｍ］．北京：中國標準出版社．1999[3] 丁伯民等編．《化工設(shè)計全書》［Ｍ］． 北京：化學工業(yè)出版社，2003[4] 王紹良主編．《化工設(shè)備基礎(chǔ)》［Ｍ］． 北京：化學工業(yè)出版社，2002[5] 王寬福編．《壓力容器焊接結(jié)構(gòu)工程分析》［Ｍ］ 北京：化學工業(yè)出版社， 1998[6] 朱有庭等．《化工設(shè)備設(shè)計手冊》［Ｍ］．北京: 化學工業(yè)出版社，2005[7] 卓震主編．《化工容器及設(shè)備》［Ｍ］． 北京：中國石化出版社， 1995[8] 鄭津洋等．《過程設(shè)備設(shè)計》［Ｍ］． 北京：化學工業(yè)出版社， 2005[9] 賀匡國主編．《化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計手冊》［Ｍ］． 北京：化學工業(yè)出版社， 1991[10] 鄒廣華等．《過程裝備制造與檢測》［Ｍ］． 北京：化學工業(yè)出版社， 2004[11] 楊可楨主編．《機械設(shè)計基礎(chǔ)》［Ｍ］． 北京：高等教育出版社， 2003[12] 王志魁主編．《化工原理》［Ｍ］． 北京：高等教育出版社， 200137