第十章 内压容器封头的设计精选文档.ppt

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1、第十章 内压容器封头的设计本讲稿第一页，共三十三页封头又称端盖，其分类封头又称端盖，其分类本讲稿第二页，共三十三页第一节第一节 凸形封头凸形封头一、半球形封头一、半球形封头计算公式计算公式受内压球形封头计算壁厚与球壳相同。受内压球形封头计算壁厚与球壳相同。球形封头壁厚可较圆筒壳减薄一半。但球形封头壁厚可较圆筒壳减薄一半。但为焊接方便以及降低边缘压力，半球形为焊接方便以及降低边缘压力，半球形封头常和筒体取相同的厚度。封头常和筒体取相同的厚度。本讲稿第三页，共三十三页二、椭圆形封头二、椭圆形封头半椭球和高度为半椭球和高度为h h的短圆筒的短圆筒(通称通称直边直边)两部分构两部分构成，成，直边保证封

2、头制直边保证封头制造质量和避免造质量和避免边缘应力作用。边缘应力作用。本讲稿第四页，共三十三页受内压的椭圆形封头受内压的椭圆形封头计算厚度计算厚度K K-椭圆形封头形状系数，椭圆形封头形状系数，标准椭圆形封头标准椭圆形封头(长短轴之比值为长短轴之比值为2)2)，K=1K=1。壁厚计算公式：。壁厚计算公式：本讲稿第五页，共三十三页当封头是由整块钢板冲压时，当封头是由整块钢板冲压时，j j值值取为取为1 1。筒体设计壁厚计算公式：。筒体设计壁厚计算公式：v忽略分母上微小差异，大多数椭圆封忽略分母上微小差异，大多数椭圆封头壁厚与筒体同，或比筒体稍厚。头壁厚与筒体同，或比筒体稍厚。v还应保证封头的有效

3、壁厚还应保证封头的有效壁厚d de e满足：对标准满足：对标准椭圆形封头不小于封头内直径的椭圆形封头不小于封头内直径的0.150.15。本讲稿第六页，共三十三页椭圆形封头最大允许工作压力椭圆形封头最大允许工作压力 标准椭圆形封头的直边高度由表标准椭圆形封头的直边高度由表10-2确定。确定。封头封头材料材料碳素钢、普低钢、碳素钢、普低钢、复合钢板复合钢板不锈钢、耐酸钢不锈钢、耐酸钢 封头封头壁厚壁厚48 101820 39101820 直边直边高度高度254050254050本讲稿第七页，共三十三页三、碟形封头三、碟形封头又称带折边球形封头，球又称带折边球形封头，球面半径面半径R Ri i、过渡

4、圆弧半、过渡圆弧半径径r r和高度为和高度为h h的直边。的直边。相同受力，碟形封头壁厚相同受力，碟形封头壁厚比椭圆形封头壁厚要大比椭圆形封头壁厚要大些，而且碟形封头存在些，而且碟形封头存在应力不连续，因此没有应力不连续，因此没有椭圆形封头应用广泛。椭圆形封头应用广泛。本讲稿第八页，共三十三页厚度计算公式厚度计算公式本讲稿第九页，共三十三页四、球冠形封头四、球冠形封头降低凸形封头高度，将降低凸形封头高度，将碟形封头的直边及过碟形封头的直边及过渡圆弧部分去掉，只渡圆弧部分去掉，只留下球面部分。留下球面部分。也称无折边球形封头。也称无折边球形封头。本讲稿第十页，共三十三页Q为应力增强系数 GB 1

5、50-1998设计原则：以筒体薄膜应力为基准，设计原则：以筒体薄膜应力为基准，引入应力增强系数引入应力增强系数本讲稿第十一页，共三十三页五、锥形封头五、锥形封头本讲稿第十二页，共三十三页v广泛用于化工设备广泛用于化工设备(如蒸发器、如蒸发器、喷雾干燥器、结晶器及沉降器等喷雾干燥器、结晶器及沉降器等)的底盖的底盖v便于收集与卸除设备中的固体物便于收集与卸除设备中的固体物料。料。v塔设备上、下部分的直径不等，塔设备上、下部分的直径不等，也常用锥形壳体连接，称为变径也常用锥形壳体连接，称为变径段。段。本讲稿第十三页，共三十三页（一）无折边锥形封头或锥形筒体（一）无折边锥形封头或锥形筒体适用于锥壳半锥

6、角适用于锥壳半锥角a a 30300 01 1、锥壳大端、锥壳大端 a.a.查图，大端是否须加强查图，大端是否须加强 本讲稿第十四页，共三十三页b.b.不必局部加强，计算壁厚为不必局部加强，计算壁厚为 本讲稿第十五页，共三十三页c.c.需加强，以降低联接需加强，以降低联接处的局部应力。锥壳加处的局部应力。锥壳加强段和圆筒加强段厚度强段和圆筒加强段厚度相同相同 QQ为锥壳与圆筒联接为锥壳与圆筒联接处的应力增值系数，处的应力增值系数，查图获得查图获得 本讲稿第十六页，共三十三页本讲稿第十七页，共三十三页2 2、锥壳小端、锥壳小端a.a.查图，小端是否须加强查图，小端是否须加强 本讲稿第十八页，共三

7、十三页b.b.不必局部加强，计算壁不必局部加强，计算壁厚同大端厚同大端 本讲稿第十九页，共三十三页c.c.需加强，加强段和圆需加强，加强段和圆筒加强段厚度相同筒加强段厚度相同 QQ为锥壳与圆筒联接为锥壳与圆筒联接处的应力增值系数，处的应力增值系数，查图查图本讲稿第二十页，共三十三页本讲稿第二十一页，共三十三页3 3、无折边锥壳的厚度、无折边锥壳的厚度锥壳厚度锥壳厚度统一厚度统一厚度本讲稿第二十二页，共三十三页（二）折边锥形封头或锥形筒体（二）折边锥形封头或锥形筒体可降低应力集中，适用于锥壳大端半可降低应力集中，适用于锥壳大端半锥角锥角a a30300 0，小端半锥角，小端半锥角a a45450

8、 0当锥壳半锥角当锥壳半锥角a a660 00 0时，按平盖计算。时，按平盖计算。本讲稿第二十三页，共三十三页1 1、锥壳大端、锥壳大端 a.a.过渡段的计算壁过渡段的计算壁厚厚 本讲稿第二十四页，共三十三页b.b.与过渡段相连接与过渡段相连接处的锥壳计算壁处的锥壳计算壁厚厚 本讲稿第二十五页，共三十三页2 2、锥壳小端、锥壳小端a.a.半锥角半锥角a a 45450 0，小端无，小端无折边计算同前折边计算同前b.b.小端有折边，过渡段小端有折边，过渡段厚度按（厚度按（4-384-38）确定，）确定，QQ值查图值查图4-294-29。c.c.半锥角半锥角a a45450 0，小端，小端过渡段厚

9、度仍按（过渡段厚度仍按（4-4-3838）确定，）确定，QQ值查图值查图4-4-3030。本讲稿第二十六页，共三十三页本讲稿第二十七页，共三十三页锥形封头的小端与接口管相连，锥形封头的小端与接口管相连，一般不加过渡弧，但接口管应增一般不加过渡弧，但接口管应增厚，厚度取锥体厚度，加厚的长厚，厚度取锥体厚度，加厚的长度：度：本讲稿第二十八页，共三十三页六、平板封头六、平板封头v化工设备常用的一种封头。化工设备常用的一种封头。v圆形、椭圆形、长圆形、矩形和方圆形、椭圆形、长圆形、矩形和方形等，形等，v相同相同(R Rd d)和受载下，薄板应力比和受载下，薄板应力比薄壳大得多，即平板封头比凸形封薄壳大

10、得多，即平板封头比凸形封头厚得多。头厚得多。本讲稿第二十九页，共三十三页v平板封头结构简单，制造方便，平板封头结构简单，制造方便，在压力不高，直径较小的容器中在压力不高，直径较小的容器中采用。承压设备人孔、手孔以及采用。承压设备人孔、手孔以及在操作时需要用盲板封闭的地方，在操作时需要用盲板封闭的地方，才用平板盖。才用平板盖。v高压容器平板封头用得较为普遍。高压容器平板封头用得较为普遍。本讲稿第三十页，共三十三页平盖系数平盖系数K K查表查表10-410-4本讲稿第三十一页，共三十三页从受力情况来看，半球形封头最好，椭圆形、蝶形次之，球冠形、锥形更次之，而平板最差。从制造角度来看，平板最容易，球冠形、锥形其次，蝶形、椭圆形更次，而半球形最难。因此其各有最合适的适用范围。七 封头的结构特性及选择本讲稿第三十二页，共三十三页思考题：思考题：1 1、常用封头形式有哪些种？各有什么、常用封头形式有哪些种？各有什么特点？特点？2 2、比较半球形封头、椭圆形封头、比较半球形封头、椭圆形封头、碟形封头的受力情况。碟形封头的受力情况。本讲稿第三十三页，共三十三页