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它们的厚度与连接壳体是一样的。
这就简化了焊接安装的工作。
因此，由于这边意外的区域所需的厚度小于封头的实际厚度，多余的部分就可以用于这些区域内接管的补强。
许多工厂都可以提供不同直径和厚度的封头而且在价格上有很强的竞争力。
锥型和准锥形封头Theseheadsareusedinhoppersandtowersastransition….这些封头在漏斗型和塔容器中作为底部封头应用，而且它们也可用做不同圆柱直径的过渡区域。
由于在链接区不平衡应力，这圆锥到圆柱的链接区必须考虑成圆锥形设计的一部分。
因为较大的力，ASME标准，八卷一节中，规定当锥形内部施加压力顶角限制成小于30度。
盲板，覆盖版，和法兰Oneofthemorecommontypesofclosuresfor….一个较为普遍形式的压力容器封头是无支撑的扁平封头或覆板。
这可能由完整壳体组成或由壳体焊接而成，可能由螺栓或快速开关装置连接而成。
可能是圆形、方形、矩形或其他形状。
螺栓被安装应用垫圈的地方的扁平封头称为盲板。
通常，盲板被连接在两个边缘区之间放一个垫圈的容器封头上。
虽然扁平的封头可能是圆形或非圆形的，但是它们有均匀的厚度。
开口和接管Allprocessvesselsrequireopeningstogetthecontents…所有的工艺容器都需要有输入和输出的物料。
对于一些容器，物料是大量的或内部经常变化的，通常是通过连接的整个封头或一部分来给开一个较大的通道。
然而，对于大多数容器，物料的进口与出口通过与管道相连接的封头或壳体的开口。
另外还有一些开口还是需要的，例如方便人进入的人孔。
对以一些从外面检测容器的手孔的开口也是必要的。
另外一些清理容器的和排水口也必须有。
这些开口不总是有一个接管被安装在开口。
有时闭口有一个人孔盖或或手孔盖直接被焊接或用螺栓连接在容器上。
支撑Mostverticalvesselsaresupportedbyskirts.大多数直立容器由裙座支撑。
由于它们传递剪切力所以裙座是经济的。
它们总是通过地脚螺栓和轴承板把力传递到地基上。
支脚容器是较轻的并且支脚到容器的底部提供较容易的通道。
一个经济的设计是支脚直接连在容器上并且力是由剪切产生的。
水平容器通常由鞍座支撑。
由于壳体太薄有时加强环可能被用把力传递到鞍座上。
热膨胀问题应该被考虑。
Unit17压力容器的设计
容器的选择Althoughmanyfactorscontributetotheselectionofpressurebessels,虽然很多因素决定着容器的选择，但是影响选择的两个基本要求是安全和经济。
许多内容都被考虑，像材料的可获取性，抗腐蚀能力，材料的强度，类型和载荷的大小，安装的位置包括风载荷和地震载荷，制造的地点，容器安装的方位和在设备制造地点劳动力的可用性。
Withincreasinguseofspecialpressurevesselsinthepetrochemicalandotherindustries,随着特殊压力容器在石油化工和其他工业的广泛应用，恰当材料的应用很快变成一个主要问题。
对于容器的最主要的材料是碳钢。
许多其他特殊材料也被应用在抗腐蚀或者储存液体材料的性质不衰减的能力方面。
材料的替代十分广泛并且覆盖层和涂层被广泛应用。
设计工程师必须与过程工程师进行交流为的是所有备用材料归因于容器的整体完整性。
对于这些容器要求野外安装与在现场建造的相比，尽管容器制造的不利条件，但是在焊接处的质量安全必须保证。
对射线探伤，应力消除，和其他在野外的操作预测必须建立。
FORthosevesselsthatwilloperateinclimateswherelowtemperaturesare….对于那些在低温环境下运行或盛装液体的容器，必须注意保证材料在低温下的抗击能力。
为了满足性能容器可能要求高合金钢，有色金属，或一些特别的高温要求。
那种压力容器标注被应用Thefirstconsideration…首先考虑的是是否有一项标准在安装方面。
如果有就按规定标准进行。
如果管辖部门已经决定采用ASME规范的第八篇，那么需要确定的只是选用第一分篇还是第二分篇。
TherearemanyoponionsregardingtheuseofDivision1.有很多操作需要用第一分篇而不是第二分篇，但是底线是经济的情况下。
第一分篇用近似的公式，图表，和曲线图在简单的计算。
第二分篇，在另一方面，用复杂的公式、图表、在压力报告中必须被描述的分析设计方法。
有时，由于对按第一分篇设计的容器在最低要求之外又增加了许多附加要求，因此按第二分篇设计选取较高的需用应力可能更为经济。
特殊的设计要求Inadditiontothestandardinformationrequired…在所有单元增加标准信息，像压力、设计温度、形状和尺寸，其他的信息内容也是必要的并且必须被记录下来。
腐蚀和侵蚀量被给并且一个合适的材料和保护方法必须被记录。
液体的类型必须被包含，像致命因子，必须被提到由于要求的特殊设计细节。
支撑位置，水平或竖直，并且支撑点像来自支撑容器和管子的力一样必须被记录。
坐落位置也得给出一边风、雪、地震的要求可能被确定。
冲击力和周期要求也要包括。
对于ASME标准，第八篇第二分篇，是否作为疲劳分析的说明已经通过AD-160给出。
如果疲劳分析被要求，这个特殊的周期和力也被给出。
另外，设计说明书指出是否包括恒力或瞬时力。
需用压力包含很多种形式的力
设计报告和计算ASME标准，第八篇第二分篇，规定一种正式形式的带有假设设计报告在使用说明书中在压力分析计算方面。
这些计算被准备和鉴定由一个专业的工程师在压力容器的设计试验中。
如同用户设计条件一样，制造商的设计报告以及有关制造厂数据报告的证书嗾使强制性的。
这有制造厂保存成文件保存五年。
材料的说明书所有的标准都有材料的详细说明书和要求用于描述哪种材料是允许的。
被允许的这些材料特殊的标准被列出或被限制在被允许的应力值范围内。
根据这个章程和标准，对于一个特殊进程的容器的许用材料是被规定的。
例如，仅SA与SB的标准材料可能用在ASME锅炉和压力容器制造中。
安全因素Allcodesandstandardshavematerials…为了提供一个设计与实际公式的差距，那个被建立在复杂的理论与不同失效模式下，实际的设计公式应用在减小厚度和压力水准，一种安全因素被应用在多种材料性能，这种性能决定着许用应力。
安全因素直接与理论和失败模型、没中规定的特殊设计要求和被确定和估计的多种真实压力水准的程度有关。
Throughouttheworld,纵观世界，多种安全因素被用在材料的寿命上去建立锅炉、压力容器和管子的设计许用压力。
对于这个温度变化到建立许用压力的缓慢破坏的温度，这所有建立的许用压力是在屈服强度的基础上的。
在许多国家，一种因素被应用在经过许多次试验而建立起来的一系列数据上。
在其他国家，数据是由低的屈服强度和高的屈服强度决定的。
在另外的一些国家，对于设计部件这真正的数据是由多次测试而确定的。
部分的设计归因于设计的公式。
并不是所有国家用极限抗拉强度作为确定许用应力的标准。
Unit18蒸馏设备
定义Distillationisaseparationprocessbasedon..蒸馏是一种以分离材料的相对挥发度和原始混合物的相变化为基础的分离工艺。
举个简单的例子，液体混合物的成分通过加热被蒸发掉。
相对不易挥发的成分作为液体残留物被留下。
也有小小的例外，在储存蒸发成分的方式上，蒸馏不同于蒸发和干燥。
在困难程度上，在操作的复杂程度上，当不知一种蒸发成分被分离，通常蒸馏适用于液体混合物。
但也有例外，典型的就是木材和煤的干馏，它是从固体中分离液体成分。
Themodernscienceofchemicalengineeringtreatsdistillation…化学工程的现代科学技术是把蒸馏作为集中原理与设计方法同时被应用的单元操作。
不管被处理的材料或是被涉及的工艺，蒸馏的设计的趋势是满足工艺的一般需求，而不是各工业的特殊需求。
范围Distillationequipmentisbuiltinmanytypes.蒸馏设备被制造成许多样式，排布方式和尺寸，去满足处理特殊的混合物和制造产品的条件。
应用样式的选择适宜被蒸发材料的物理特性，分离成度和处理的数量为基础的。
选择蒸馏系统的部件尺寸适宜工程设计的一个方面。
建立在手册与教科书给出的成熟方法，但是必须有经验丰富的的蒸馏设备制造上来调整。
在样式和排布方式方面指导设备的选择进行指导，目的是省去在细节设计方面的说明要求的长长论文。
理论Distillationcalculationsfor…用来决定分离成度和设计尺寸的蒸馏设备是由蒸发溶液平衡数据、热和材料平衡、允许会发速率、分离率和热传递效率。
对于从一个不易挥发的残留物中蒸发组分的间歇操作计算是简单的。
当间歇或持续性操作过程中组分的数量变得越大，它们变得更加复杂。
Althoughitisassumedthatthereaderis…虽然读者不能在设备设计上寻找到细节的说明，但是他可以指导要求的信息去完成设计，这个第一要求是在一系列的温度和操作压力的物理数据如下
液体的比容
蒸汽的比容
任意一种组分在其他组分的溶解度，假如是在开放液体需要给出在水中的溶解度。
气液比
液体的潜热
液体和蒸汽的联系
表面张力（避免物沫夹带的近似值）
液体和正空的热导性
泡沫特性
对可能结构材料的腐蚀程度
蒸馏设备分类Distillationequipmentcanbeclassifiedbroadlyinto蒸馏设备可以被广泛的分类为间歇操作和连续性操作设备。
设备的操作特性，在某种情况下，受完成操作的难易的影响。
简单的分离有简单的蒸馏来完成，难得分离由分馏来完成。
蒸馏设备的分级先是在表4.1
Theconditionsforwhichdistillationequipmentis….蒸馏的设计条件有一个很大的变化范围，在炼油厂中，温度对分离来讲，可以在从较低的液氮到700--800F范围变化。
压力变化在从真空度到1000psi变化。
并且流量可以从几加仑到50000加仑每小时变化。
分离可以变化从来自世纪不易蒸发的植物由中正乙烷简单操作到来在普通水的中水的困难操作。
Unit19换热器的种类
Heatexchangerareequipmentprimarilyfor…换热器起初是为了在热流和冷流中传热。
对两种冷热流体一般有单独的通道，一般是连续性操作。
最通用的换热器是壳管式换热器。
但是不同种类板式和其他形式是有价值的和经济竞争能力。
虽然一些其他形式也被讨论，但是接下来大部分都在讨论壳管式的。
起初是因为它们的重要性也是应为他们在文献中由较完整的记载。
因袭它们可以以一种适当过程的准确标准被设计。
其他类型的基本上市带有专利性的，并且多数必须有他们的制造厂来进行工艺设计。
板框式换热器Plate-and-frameexchangersareassemblies….板框式换热器是在一个结构上压紧波纹板的装配体。
围在边缘的够槽中密封垫片含有液体，并且控制板间液体的流入与流出空间。
紧密的缝隙和波纹的板框换热器，在两侧的上部达到了管壳式换热器的几倍，而且板框式换热器的污垢系数较小。
换热表面对于清扫的容易性德尔板框式换热器特别适用于污垢设备，也适用于卫生要求较高的行业，比如制药和食品工业，受到可能的垫圈式的密封材料性能的影响，一般最高压力值为300psig，最高温度为400
.。
Sinceplate-and-frameexchangersare…由于较少气液制造板框式换热器，大多数关于板框式换热器的工艺设计资料到有专利性，但也许提供给负责的工程师。
摩擦饮食和热传递系数碎着班的空间和波纹的种类变化。
泵花费的每个热传递单元比壳管式设备低。
用纯钢制造板框式换热器的费用是管壳式的50~70%。
螺旋型换热器Inspiralheatexchangers,在螺旋形换热设备中，热流进入螺旋单元的中心，并且流到边缘。
冷流体是逆流的。
在边缘进入并在中心位置流出。
在两边热传递系数较高。
由于真正的逆流形式没有原来形式的温差，这些因素可能导致表面要求20%或更小的壳管式换热器。
螺线形式对于中等压力的高粘性流体比较适合。
翘片式换热器Compactexchangersare
翘片式换热器首先被应用在油气设备中。
典型的翘片式换热器在单位体积上有1200平方米的表面积，翘片高度3.8～11.8mm，翘片的厚度是0.2～0.6mm,片的密度是230～700片每米。
在单位体积上翘片式换热器是壳管式换热器的4倍。
翘片式换热器的操作压力设计为80atm。
因为翘片式换热器之间的间距小，所以不适合易堵塞的设备。
从商业上说，翘片式换热器适用于低温设备，也是用于与汽轮机相关的高温恢复设备。
对于动力设备来说，比如在有发动机的交通工具中，翘片式换热器有结构紧凑和质量轻的优点。
错流和逆流的任何排列形式都是可行的，并且在同一设备中可以安排三种或三种以上的流束，压力下降、热交换关系的设计其他方面被很好的记载。
空气冷却器这种设备是指由流体流过翘片式的管道，并且有风扇冷却的空气通过管道。
考虑空气冷却器的经济性，可以允许流体与周围空气和出口的温差为25~40
。
荡船热效率超过每小时1千万英热时单位时，空气冷却器与水满足要求且供应量充足时，与水冷在经济上不分上下。
套管式换热器套管式换热器是由一个尺寸比较大的和中间一个尺寸比较小的中央管通过塑料密封套连接而成。
直线长度被限制在20ft，否则中心管将下沉并且使环面的分配空间较小。
一般情况，高温、高压、高密度和腐蚀性的液体放在内管上，较小要求的液体被放在外侧管子上。
当在处理石油脱蜡和液体结晶时，内表面上应该提供刮刀。
在环状的空间上，轴向翘片可以改善气体和粘性流体的热交换效率。
假如应用较大的热交换表面。
套管可以排布堆积起来，也可以应用平行方式。
这些套管式换热器已经逐渐被管壳式换热器所取代。
在以下情况下，是值得考虑的。
当壳侧系数比管侧系数一样小时，这时壳侧系数可以与管侧相比了
我们可以在套管式换热器中采用真正意义上的逆流来代替，因为温度较高需要多个套管单元。
在与大直径壳体相比，我们的环装空间是使用较高压力来满足经济性能
而与开放式壳体换热器相比，当我们的换热器表面仅仅是100~200sqft时，我们套管式换热器有较高的经济性
壳管换热器这种换热器将在以后几章讨论。
Unit20反应器的类型
Almosteverykindofholdingorcontactingequipment…几乎每种储存设备都可以当做化学反应容器，有混合接管、离心泵。
精制塔和管设备。
这篇介绍主要类型反应器的大体特征。
Themostobviousdistinctionsarebetweennonflow最明显的区别是间歇性和连续性操作，还有互相接触的各种相变化。
当反应时间长并且日产量少时，主要应用间歇操作。
小型间歇设备应用于不同时间产生的不同类型的产品的操作中。
不然，间歇操作不能比生产连续操作更经济。
带有合适的平衡箱的一个或者多个反应器可以用来模拟一天或者更长时间的连续性操作。
Whenheterogeneousmixtures…通常，当含有多相的混合物，界面上的质量传递速度限制着混合物的转换率。
因此需要较大的接触面。
这样，固体反应物和催化剂被分开，在填料塔或板式塔或在离心泵中，液体通过机械搅拌相互接触。
由搅拌和泵是热传递并且减少有害的温度梯度，反应物通过热传递表面迅速的反应。
搅拌槽Stirredtanksarethemostcommon…搅拌槽是最普遍的一种间歇型反应器。
最初，搅拌被用来是物料混合，在反应时维持无聊的均匀性，并且使热在夹管或内表面中传递。
搅拌槽的许多条件是使过程连续，有单槽也有多样的安排。
了解搅拌槽所达到的完全混合程度，对预测它作为反应器的性能来说是极为必要的。
管流反应器Theidealbehaviorof…活塞流是管流反应器的理想行为。
在这里所有的非反应分子有相同的存在时间。
出现任何犯浑都是伴随性的，它是自然对流或由触媒颗粒、填料或容器中的必要内件对流动的阻碍所引起的湍流结果。
然而，这种阻碍有着两种相反的的作用。
他可能引起某些局部返混，但由于抑制了大规模的湍流，使得流动在整体上更接近活塞。
任何要求的初始混合物都是由喷嘴或在线搅拌器完成的。
化学反应的结果，浓度和温度的梯度是在管流反应物的中轴线附近产生的。
气液反应器Exceptwithhighlyvolatileliquids..除了高挥发的液体，气体和液体的反应物在液相中发生，伴随气态反应物的变化通过气体和液体的膜层。
质量的转换速率经常在整个转换工艺是主要的也是制约的作用。
自然的，对于满足条件的反应设备与化学惰性气体的吸收很相似，就是说我们的塔和搅拌槽。
固定场反应器Thefixedbedsof我们所说的固定床是由直径在2-5mm的化学催化剂颗粒组成的。
催化剂可能被放成很多种方式，像:
单个的比较大的床
几个水平的床
每个壳体有几个填料管
带有埋入管的单床
单个分开壳体的床
移动床反应器在这样的反应器中颗粒状或块状的材料一集团的形式上下移动，固体可能是反应物或催化剂或热载体。
流化床反应器Thistermisrestricted,,这个术语的意思是分割的固体和液体组成的混合物组成的悬浮物限制在容器上。
被液体流化的固体叫悬浮体。
在煤的液化和石油的处理工艺中含有三相流化的混合物发生。
在密相气-固流化中，维持着非常确定的床层高度；
而在稀相系统中，固体被连续带入并通过反应区域，而在随后的区域内被分离。
窑和膛式炉这些单元起初是为高温设备，窑最高的温度达到2500，膛式炉最高达到4000.它们的一般结构是带有陶瓷的钢铁衬里，有时它们的厚度还有几个英寸。
PARTⅤ机械加工
21泵
1．介绍
Pump,deviceusedtoraise,泵是提出，转移或压缩液体和气体的设备。
下面介绍四种类型的泵。
在所有的这些中，我们一步步采取措施防止气蚀，气蚀将减少流量并且破坏泵的结构。
用来处理气体和蒸汽的泵称为压缩机，研究流体的运动的科学成为流体动力学。
Waterpump,devicefor水泵是用管子或其他机械把水从一个地方传到另一个地方。
水泵的操作压力从一磅到一万磅每平方英尺。
日常生活中，泵是很多的，有用于在鱼池和喷泉使水循环和向水中充气的电泵，还有用于从住宅处把水引走的污水泵。
Twotypesofmodernpumps现在，两种典型的排水泵是容积泵和离心泵。
容积泵通过由真空产生的吸力把水引到一个紧凑的地方。
这种类型泵的一个实例就是提升或压力泵，在20世纪中叶美国农村普遍使用。
提升泵的操作是通过一个与被管子包住的活塞手柄来进行的。
当我们提升活塞时在管子下部产生一个局部的真空，这样我们就用管子从下面的取水，并且送到泵的一个空间。
当水被泵吸入时，单向阀关闭，阻止水流回到井下。
接着泵的活塞吸入更多的水进入泵的膛体中。
这样最后形成溢流，水从管口处流出。
而离心泵时使用了一种螺旋推进器，旋转时使水流动，而且推进器的切片是在泵送水时侵入水中的。
而且，当推进器旋转时，水进入位于刃片的轴部的间隙并且以很高的压力甩向底部。
与它类似，离心泵的早期形式，螺杆泵，通过一个管子螺丝钉的组成，当旋转时，把水提升上去。
螺旋泵经常用在污水处理厂中，因为他们可以运输大量的水，而不会因为碎片而堵塞。
在远古的中东，因为对农场进行灌溉的需求，所以有一种强大的动力去推进水泵的进程。
在这些区域里，早期的泵是为了将水一桶一桶的从水源或河渠中提升到容器中。
古希腊的发明家和数学家的阿基米德泵认为是公元前3世纪首先提出螺旋泵的发明家。
之后，古希腊发明家发明了第一个提水泵。
在十七世纪末和十八世纪初，英国的工程师ThomasSavory，法国的物理学家DenisPa]pin，和英国的铁匠和发明家TomasNewcomen,它们发明了用蒸汽驱动活塞的水泵。
蒸汽驱动的水泵首先广泛的被应用在从煤矿往外输水过程中。
现在离心泵使用的例子，可以是在哥伦比亚河上使用的大古利水坝。
这个泵有超过灌溉一百万英亩的土地能力。
2.往复泵
Reciprocatingpumpsconsistofapiston…往复泵有一个在圆筒中上下移动的活塞，可以使水规则的流入或流出圆筒。
这些泵可以是单作用的，也可以是双作用的。
在单作用的泵中，泵的作用仅仅发生在活塞的一侧
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