化工机械基础第二版课件教学课件 作者 陈国桓 主编第10章 容器设计基础4.ppt

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1、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：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。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

2、不锈钢、耐酸钢封头壁厚4～810～18≥203～910～18≥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。假设dn,计算de＝dn-C,算出R0/de。椭圆形封头当量球壳外半径R0=K1D0。K1由长短轴比值决定，标准椭圆形封头K1=0.9b.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若p≤[p]，假设的厚度dn可用，若小得过多，可

3、将dn适当减小，重复上述计算若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=K1D0，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，

4、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)的底盖便于收集与卸除设备中的固体物料。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3001、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10-282、锥壳小端a.查图10-29，小端是否须加强b.不必局部加强，计

5、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10-303、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

6、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、平板封头化工设备常用的一种封头。圆形、椭圆形、长圆形、矩形和方形等，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。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。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。

7、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.

8、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