化工机械基础10-4封头的设计.ppt

第四节 封头的设计封头又称端盖，其分类一、椭圆形封头半椭球和高度为 h的短圆筒(通 称直边)两部分 构成， 直边保证封头制 造质量和避免 边缘应力作用 ㈠受内压的椭圆形封头 计算厚度K-椭圆形封头形状系数， 标准椭圆形封头(长短轴之比值为 2)，K=1壁厚计算公式：当封头是由整块钢板冲压时，j 值取为1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 封头壁厚与筒体同，或比筒体稍厚 v还应保证封头的有效壁厚de满足： 对标准椭圆形封头不小于封头内直径 的0.15％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10-11确定封头 材料碳素钢、普低钢 、 复合钢板不锈钢、耐酸钢 封头 壁厚4～8 10～ 18≥20 3～ 910～ 18≥20 直边 高度254050254050㈡受外压（凸面受压）椭圆形封头 外压椭圆形封头厚度设计步骤同外压圆筒a.假设dn,计算de＝dn-C,算出R0/ de 椭圆形封头当量球壳外半径 b.R0=K1 D0 K1 由长短轴比值决 定，标准椭圆形封头K1 =0.9 b. 计算系数c. 根据材料，从A-B图（图10-16 至图10-20）中选用，若A值落在 设计温度线的右方，读出B值计算 许用外压力[p]若A值在设计温度线的左方，则许 用外压： d. 比较许用外压[p]与设计外压p v若p≤[p]，假设的厚度dn可用， 若小得过多，可将dn适当减小， 重复上述计算 v若p＞[p]，需增大初设的dn，重 复上述计算，直至使[p]＞p且接 近p为止。

二、半球形封头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 受外压的球形封头的厚度设计，计算 步骤同椭圆形封头球壳外半径 R0=K1 D0，其中 K1 =0.5 三、碟形封头又称带折边球形封头， 球面半径Ri、过渡圆弧 半径r和高度为h的直边 相同受力，碟形封头壁 厚比椭圆形封头壁厚 要大些，而且碟形封 头存在应力不连续， 因此没有椭圆形封头 应用广泛四、球冠形封头降低凸形封头高度， 将碟形封头的直边 及过圆弧部分去掉 ，只留下球面部分 也称无折边球形封头 五、锥形封头v广泛用于化工设备(如蒸发器 、喷雾干燥器、结晶器及沉降 器等)的底盖 v便于收集与卸除设备中的固体 物料 v塔设备上、下部分的直径不等 ，也常用锥形壳体连接，称为 变径段一）无折边锥形封头或锥形筒体 适用于锥壳半锥角a300 1、锥壳大端 a. 查图10-27，大端是否须加强 b. 不必局部加强，计算壁厚为 c. 需加强，以降低联 接处的局部应力锥 壳加强段和圆筒加强 段厚度相同 Q为锥壳与圆筒联接 处的应力增值系数， 查图10-28 2、锥壳小端 a. 查图10-29，小端是否须加强 b. 不必局部加强，计算 壁厚同大端 c. 需加强，加强段和 圆筒加强段厚度相同 Q为锥壳与圆筒联接 处的应力增值系数， 查图10-30 3、无折边锥壳的厚度 锥壳厚度 （10-36 ）（10-36） （10-37） （10-38） 统一厚度（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 半锥角a>300 ，小端半锥角a>450 当锥壳半锥角a>600时，按平盖计 算。

1、锥壳大端 a. 过渡段的计算壁 厚 b. 与过渡段相连 接处的锥壳计算 壁厚 2、锥壳小端 a. 半锥角a450 ，小端 无折边计算同前 b. 小端有折边，过渡段 厚度按（10-38）确定 ，Q值查图10-30 c. 半锥角a>450 ，小端 过渡段厚度仍按（10- 38）确定，Q值查图 10-31锥形封头的小端与接口管相连 ，一般不加过渡弧，但接口管 应增厚，厚度取锥体厚度，加 厚的长度： 六、平板封头v化工设备常用的一种封头 v圆形、椭圆形、长圆形、矩形 和方形等， v相同(R／d)和受载下，薄板应 力比薄壳大得多，即平板封头 比凸形封头厚得多v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，才用平板盖 v高压容器平板封头用得较为普 遍平盖系数K查表10-14工艺操作对封头形状无特殊要求 球冠形封头、平板封头边缘应力较大 ，平板封头厚度较大，故不宜采用 理论上对凸形封头计算后，再确定封 头型式例题10-4：确定例题10-2精馏塔封头 型式与尺寸该塔Di=600mm；设计 压力p＝2.2MPa；工作温度t＝-3～- 20℃，dn=7mm。

半球形封头受力最好，壁厚最薄、重 量轻，但深度大制造难，中、低压小 设备不宜采用； 碟形封头深度可调节，适合于加工， 但曲率不连续，局部应力，故受力不 如椭圆形封头； 标准椭圆形封头制造比较容易，受力 状况比碟形封头好，故可采用标准椭 圆形封头椭圆形封头壁厚： p＝2.2MPa；Di=600mm；[s]20=170MPa；j=1.0， C2=1.0mm 考虑钢板厚度负偏差，取C1=0.6mm （估计壁厚6mm）代入并经圆整后用dn=6mm钢板例题10-5：不锈钢反应釜操作压力1.2MPa，内 径1.2m，下部为带折边锥底，其半锥顶角为45° 出料管公称直径200mm，釜壁温度为300℃， 试确定该锥形底的壁厚及接口管尺寸 半锥角>300,锥底大端带折边折边内半径 r=0.15Di = 180mm锥体壁厚计算： 锥底接管dN=200mm,外径 d=219mm所以锥底小端直径 Dis=222mm接管加强段厚度与锥体同厚， 加强段的长度 过渡区厚度计算公式思考题：1、常用封头形式有哪些种？各有 什么特点？2、比较半球形封头、椭圆形封头 、碟形封头的受力情况作 业习题：P224 13，14。