陕西科技大学科目期末考试复习过程设备设计期末复习ppt之.3.3资料ppt课件.ppt

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1、4.3常规设计4.3.3封头设计第四章压力容器设计CHAPTERⅣDesignofPressureVessels1过程设备设计4.3常规设计4.1概述4.2设计准则4.3常规设计4.4分析设计4.5疲劳分析4.6压力容器设计技术进展4.3.3封头设计4.3.4密封装置设计4.3.5开孔和开孔补强设计4.3.6支座和检查孔4.3.7安全泄放装置4.3.2圆筒设计4.3.1概述4.3.8焊接结构设计4.3.9压力试验2过程设备设计4.3.3封头设计4.3.3封头设计封头种类凸形封头锥壳变径段平盖紧缩口半球形封头椭圆形封头碟形封头球冠形封头34.3.3

2、封头设计过程设备设计a.半球形封头b.椭圆形封头c.碟形封头d.球冠形封头图4-15常见容器封头的形式4.3.3封头设计过程设备设计4.3.3封头设计4封头设计：优先选用封头标准中推荐的型式与参数，根据受压情况进行强度或刚度计算，确定合适的厚度。内压封头强度计算：受力：薄膜应力＋不连续应力计算：内压薄膜应力＋应力增强系数4.3.3封头设计过程设备设计4.3.3封头设计5过程设备设计薄膜应力为相同直径圆筒体的一半，最理想的结构形式。4.3.3.1凸形封头一、半球形封头半球形封头为半个球壳，如图4-15（a）所示。1.受内压的半球形封头优点缺点深度大

3、，直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。应用高压容器。半球形封头厚度计算公式：（4-40）式中Di—球壳的内直径，mm。适用范围：为满足弹性要求，适用Pc≤0.6[σ]tφ，相当于K≤1.334.3.3封头设计6过程设备设计2.受外压的半球形封头推导过程：钢制半球形封头弹性失稳的临界压力为：工程上：图算法。取稳定性安全系数m=14.52，得球壳许用外压力：（4-41）令根据得4.3.3.1凸形封头4.3.3.1凸形封头7过程设备设计将[p]代入式（4-41）得（4-42）由B和[p]的关系式得半球形封头的许用外压力为：（4

4、-43）4.3.3.1凸形封头4.3.3.1凸形封头8过程设备设计a.假定名义厚度δn，令δe=δn-C，用式（4-42）计算出A，根据所用材料选用厚度计算图，由A查取B，再按式（4-43）计算许用外压力[p]。图算步骤：b.若A值落在设计温度下材料线左方，用式（4-41）计算[p]。若[p]≥pc且较接近，则该封头厚度合理；否则重新假设δn，重复上述步骤，直到满足要求为止。不用几何算图4.3.3.1凸形封头4.3.3.1凸形封头9过程设备设计二、椭圆形封头4.3.3.1凸形封头4.3.3.1凸形封头10过程设备设计二、椭圆形封头（续）避免封头和

5、筒体的连接焊缝处出现经向曲率半径突变，以改善焊缝的受力状况。由半个椭球面和短圆筒组成，如图4-15（b）所示。直边段作用：中、低压容器。应用：(1)受内压（凹面受压）的椭圆形封头受力：薄膜应力＋不连续应力。4.3.3.1凸形封头4.3.3.1凸形封头11过程设备设计在一定条件下，椭圆形封头中的最大应力和圆筒周向薄膜应力的比值，与椭圆形封头长轴与短轴之比的关系有关，见图4-16中虚线。K——应力增强系数或椭圆封头的形状系数，即，即，4.3.3.1凸形封头（4-44）4.3.3.1凸形封头封头上最大总应力球壳上薄膜应力=2K封头上最大总应力圆筒上周向

6、薄膜应力=K12过程设备设计用半径为Di的半球形封头厚度乘以K，即（4-45）椭圆形封头厚度计算式：4.3.3.1凸形封头4.3.3.1凸形封头13过程设备设计当Di/2hi=2，标准椭圆形封头，K=1，厚度计算式为（4-46）椭圆形封头最大允许工作压力：（4-47）采用限制椭圆形封头最小厚度，GB150规定标准椭圆形封头的有效厚度应不小于封头内直径的0.15%，非标准椭圆形封头的有效厚度应不小于0.30%。周向失稳：4.3.3.1凸形封头4.3.3.1凸形封头14过程设备设计(2)受外压椭圆形封头Ro由椭圆形封头的当量球壳外半径Ro=K1Do代

7、替，K1值是椭圆长短轴比值Do/（2ho）（ho=hi+δn）决定的系数，由表4-5（遇中间值用内插法求得）查得。相同：不同：外压稳定性计算公式和图算法步骤同受外压的半球形封头；2.62.42.22.01.81.61.41.21.0K11.181.080.990.900.810.730.650.570.50表4-5系数K1Do/2ho4.3.3.1凸形封头4.3.3.1凸形封头15过程设备设计三、碟形封头不连续曲面，存在较大边缘弯曲应力。边缘弯曲应力与薄膜应力叠加，使该部位的应力远远高于其它部位，故受力状况不佳。结构带折边球面封头，由半径为Ri的

8、球面体、半径为r的过渡环壳和短圆筒等三部分组成，见图4-15（c）。优点过渡环壳降低了封头深度，方便成型，且压制碟形封头的钢模加工简单，