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1、第十章内压容器封头的设计 封头又称端盖 其分类 第一节凸形封头 一 半球形封头计算公式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 二 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 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
2、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 2确定 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 厚度计算公式 四 球冠形封头 降低凸形封头高度 将碟形封头的直边及过渡圆弧部分去掉 只留下球面部分 也称无折边球形封头 Q为应力增强系数GB150 1998 设计原则 以筒体薄膜应力为基准 引入应力增强系数 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
3、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 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 查图获得 2 锥壳小端a 查图 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 3 无折边锥壳的厚度 锥壳厚度 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
4、 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 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 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 4 从受力情况来看 半球形封头最好 椭圆形 蝶形次之 球冠形 锥形更次之 而平板最差 从制造角度来看 平板最容易 球冠形 锥形其次 蝶形 椭圆形更次 而半球形最难 因此其各有最合适的适用范围 七封头的结构特性及选择 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
