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文档简介
第四节封头的设计第四节封头的设计1封头又称端盖,其分类封头又称端盖,其分类2一、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。
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3㈠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: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4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%。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:5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254050254050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4-6㈡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㈡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7c.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:
c.根据材料,从A-B图(图4-16至图4-20)中选用,8d.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。d.比较许用外压[p]与设计外压p9二、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=0.5二、半球形封头受内压球形封头计算壁厚与球壳相同。10三、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。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r11四、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。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12五、锥形封头五、锥形封头13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。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14(一)无折边锥形封头或锥形筒体适用于锥壳半锥角a3001、锥壳大端a.查图4-26,大端是否须加强
(一)无折边锥形封头或锥形筒体适用于锥壳半锥角a30015b.不必局部加强,计算壁厚为b.不必局部加强,计算壁厚为16c.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4-27c.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17第四节---封头的设计ppt课件182、锥壳小端a.查图4-28,小端是否须加强
2、锥壳小端19b.不必局部加强,计算壁厚同大端
b.不必局部加强,计算壁厚同大端20c.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4-29c.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21第四节---封头的设计ppt课件223、无折边锥壳的厚度锥壳厚度(4-36)(4-36)(4-37)(4-38)统一厚度3、无折边锥壳的厚度锥壳厚度(4-36)23(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。(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241、锥壳大端a.过渡段的计算壁厚
1、锥壳大端25b.与过渡段相连接处的锥壳计算壁厚
b.与过渡段相连接处的锥壳计算壁厚262、锥壳小端a.半锥角a450,小端无折边计算同前b.小端有折边,过渡段厚度按(4-38)确定,Q值查图4-29。c.半锥角a>450,小端过渡段厚度仍按(4-38)确定,Q值查图4-30。2、锥壳小端27第四节---封头的设计ppt课件28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:
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,29六、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。六、平板封头化工设备常用的一种封头。30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31平盖系数K查表4-14平盖系数K查表4-1432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4-4:确定例题4-2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。工艺操作对封头形状无特殊要求。例题4-4:确定例题4-2精馏33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。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34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。椭圆形封头壁厚:p=2.2MPa;Di=600mm;35例题4-5: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:
例题4-5:不锈钢反应釜操作压力1.2MPa,内径1.2m,36锥底接管dN=200mm,外径
d=219mm所以锥底小端直径Dis=222mm接管加强
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