近年来,太阳能光伏发电产业的快速发展,带动了与其相关的上下游产业的发展。跟其他太阳能电池材料相比,多晶硅材料以其产能高、单位能源消耗量低、成本低廉的优势,成为生产太阳能电池的主要原料。作为光伏产业当中最基础的部分,太阳能级多晶硅的需求量随着太阳能电池产量的增加而不断增加,多晶硅提纯制备技术的研发成为各国普遍关注的研究热点。多晶硅定向凝固炉作为太阳能级硅的提纯设备,具有高效、稳定、节能、可靠的优点,其能够运用先进的计算机控制技术,实现稳定的定向凝固,可以大批量生产高质量、大规格的多晶硅锭。本文以650kg级定向凝固炉DPS650设备壳体为研究对象,对壳体分别进行结构设计、强度计算以及有限元分析。该设备的壳体属于真空压力容器范畴,设计标准需遵从压力容器的设计规范。采用以常规设计为基础做主体设计,局部元件采用分析设计的方法对壳体进行设计计算和校核。首先,根据功能要求确定设备壳体的外观结构形式,将壳体分为炉盖、炉身、下壳体3个部分,其上按照设计工艺要求安放接管、法兰、支座等附件；第二,对壳体上关键零件炉盖封头、炉身圆筒进行强度设计分析其稳定性,对壳体各部分连接处的法兰进行应力分析,对法兰面螺栓拧紧力矩进行分析计算,使其达到最佳密封效果,使整个壳体强度达到设计要求；第三,利用有限元分析软件ANSYS对壳体的炉盖、炉身、下壳体三个关键部分进行建模,网格划分,加载和求解计算,分别按第一强度理论和冯氏应力分布对其应力进行分析,找出壳体上高应力范围和最危险点,进一步校核壳体的强度,确保定向凝固炉的强度设计合理性。经过分析计算和校核,壳体所受应力载荷远小于材料的许用应力,满足强度要求。同时,本文也对定向凝固炉壳体的生产制造进行实证分析,分析了壳体的制造难点,对壳体进行耐压试验,对容器的选材、设计计算、结构以及制造质量等做综合的检验,保证了壳体在工作条件下的安全性。最后对设备的壳体设计提出了优化方案和建议,得到炉体设计的最佳方案,提高设计设备的效率,使定向凝固炉的设计的壳体更加安全可靠,保证了炉体的工艺要求,为多晶硅硅锭的生产成品率提供了基础保障。