化工设备设计基础封头设计方案

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4-11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。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4-16至图4-20）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、碟形形封头又称带折折边球形形封头，，球面半半径Ri、过渡圆圆弧半径径r和高度为为h的直边。。相同受力力，碟形形封头壁壁厚比椭椭圆形封封头壁厚厚要大些些，而且且碟形封封头存在在应力不不连续，，因此没没有椭圆圆形封头头应用广广泛。四、球冠冠形封头头降低凸形形封头高高度，将将碟形封封头的直直边及过过圆弧部部分去掉掉，只留留下球面面部分。。也称无折折边球形形封头。。五、锥形形封头广泛用于于化工设设备(如如蒸发器器、喷雾雾干燥器器、结晶晶器及沉沉降器等等)的底底盖便于收集集与卸除除设备中中的固体体物料。。塔设备上上、下部部分的直直径不等等，也常常用锥形形壳体连连接，称称为变径径段。（一）无无折边锥锥形封头头或锥形形筒体适用于锥锥壳半锥锥角a3001、锥壳壳大端a.查图图4-26，大大端是否否须加强强b.不不必局部部加强，，计算壁壁厚为c.需需加强，，以降低低联接处处的局部部应力。。锥壳加加强段和和圆筒加加强段厚厚度相同同Q为锥壳壳与圆筒筒联接处处的应力力增值系系数，查查图4-272、锥壳壳小端a.查查图4-28，，小端是是否须加加强b.不不必局部部加强，，计算壁壁厚同大大端c.需需加强，，加强段段和圆筒筒加强段段厚度相相同Q为锥壳壳与圆筒筒联接处处的应力力增值系系数，查查图4-293、无折折边锥壳壳的厚度度锥壳厚度度（4-36）（4-36）（4-37）（4-38）统一厚度度（二）折折边锥形形封头或或锥形筒筒体可降低应应力集中中，适用用于锥壳壳大端半半锥角a>300，小端半半锥角a>450当锥壳半半锥角a>600时，按平平盖计算算。1、锥壳壳大端a.过过渡段的的计算壁壁厚b.与与过渡段段相连接接处的锥锥壳计算算壁厚2、锥壳壳小端a.半半锥角a450，小端无无折边计计算同前前b.小小端有折折边，过过渡段厚厚度按（（4-38）确确定，Q值查图图4-29。c.半半锥角a>450，小端过过渡段厚厚度仍按按（4-38））确定，，Q值查查图4-30。。锥形封头头的小端端与接口口管相连连，一般般不加过过渡弧，，但接口口管应增增厚，厚厚度取锥锥体厚度度，加厚厚的长度度：六、平板板封头化工设备备常用的的一种封封头。圆形、椭椭圆形、、长圆形形、矩形形和方形形等，相同(R／d)和受载载下，薄薄板应力力比薄壳壳大得多多，即平平板封头头比凸形形封头厚厚得多。。平板封头头结构简简单，制制造方便便，在压压力不高高，直径径较小的的容器中中采用。。承压设设备人孔孔、手孔孔以及在在操作时时需要用用盲板封封闭的地地方，才才用平板板盖。高压容器器平板封封头用得得较为普普遍。平盖系数数K查表表4-14工艺操作作对封头头形状无无特殊要要求。球冠形封封头、平平板封头头边缘应应力较大大，平板板封头厚厚度较大大，故不不宜采用用。理论上对对凸形封封头计算算后，再再确定封封头型式式。例题4-4：确确定例题4-2精馏塔封封头型式式与尺寸寸。该塔塔Di=600mm；；设计压压力p＝2.2MPa；工作作温度t＝-3～-20℃，，dn=7mm。半球形封封头受力力最好，，壁厚最最薄、重重量轻，，但深度度大制造造难，中中、低压压小设备备不宜采采用；碟形封头头深度可可调节，适适合于加加工，但但曲率不不连续，，局部应应力，故故受力不不如椭圆圆形封头头；标准椭圆圆形封头头制造比比较容易易，受力力状况比比碟形封封头好，，故可采采用标准准椭圆形形封头。。椭圆形封封头壁厚厚：p＝2.2MPa；Di=600mm；；[s]20=170MPa；j=1.0，C2=1.0mm考虑钢板板厚度负负偏差，，取C1=0.6mm（（估计壁壁厚6mm）代入并并经圆圆整后后用dn=6mm钢钢板。。例题4-5：不不锈钢钢反应应釜操操作压压力1.2MPa，，内径径1.2m，下下部为为带折折边锥锥底，，其半半锥顶顶角为为45°。出料料管公公称直直径200mm，釜釜壁温温度为为300℃℃，试试确定定该锥锥形底底的壁壁厚及及接口口管尺尺寸。。半锥角角>300,锥底底大端端带折折边。。折边边内半半径r=0.15Di=180mm。锥锥体壁壁厚计计算：：锥底接接管dN=200mm,外径径d=219mm所以锥锥底小小端直直径Dis=222mm接管加加强段段厚度度与锥锥体同同厚，，加强段段的长长度过渡区区厚度度计算算公式式思考题题：1、常常用封封头形形式有有哪些些种？？各有有什么么特点点？2、比比较半半球形形封头头、椭椭圆形形封头头、碟