4.3.3封头设计 过程设备设计 4.3.3封头设计 半球形封头 椭圆形封头 凸形封头 碟形封头 锥壳 球冠形封头 封头种类 变径段 平盖 紧缩口 3
4.3.3 封头设计 过程设备设计 4.3.3 封头设计 封头种类 凸形封头 锥壳 变径段 半球形封头 椭圆形封头 碟形封头 球冠形封头 3 封头种类 变径段 平盖 紧缩口
4.3.3封头设计 过程设备设计 4.3.3封头设计 D 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
4.3.3 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 4.3.3 封头设计 4.3.3 封头设计 过程设备设计 4 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 内压封头 强度计算： 受力： 薄膜应力十不连续应力 计算： 内压薄膜应力十应力增强系数 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。 5
内压封头 强度计算： 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 ＋应力增强系数 ＋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 封头设计：优先选用封头标准中推荐的型式与参数 ：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 ，确定合适的厚度。 封头设计：优先选用封头标准中推荐的型式与参数 ：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 ，确定合适的厚度
4.3.3封头设计 4.3.3.1凸形封头 、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 (a)半球形封头 优点 薄膜应力为相同直径圆筒体的一半，最理想的结构形式。 缺点 深度大，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。 P.D 半球形封头厚度计算公式： 4[o]'φ-pe (4-40) 式中D,一球壳的内直径，mm。 适用范围：为满足弹性要求，适用Pc≤0.6σφ，相当于K≤1.33
过程设备设计 4.3.3.1 凸形封头 薄膜应力为相同直径圆筒体的一半，最理想的结构形式 ，最理想的结构形式。 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，直径小时，整体冲压困难 ，整体冲压困难， 4.3.3 封头设计 6 缺点 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： c t c i p p D− = σ φ δ [4 ] （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≤1.33
4.3.3.1凸形封头 4.3.3.1凸形封头 过程设备设计 2.受外压的半球形封头 工程上：图算法。 推导过程：钢制半球形封头弹性失稳的临界压力为： p,=1.21E(6./R)2 取稳定性安全系数m=14.52,得球壳许用外压力： 想办法消除E [p=,p。 0.0833E (4-41) 14.52(R16)2 令 B=PIR。 根据B=二EA=[P]R。 2 2EA 得 [p]= 3 6。 3(R。16) 7
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 ：钢制半球形封头弹性失稳的临界压力为： 工程上：图算法。 2 .1 21 ( / ) cr E e Ro p = δ 取稳定性安全系数m=14.52，得球壳许用外压力 ，得球壳许用外压力： 4.3.3.1 凸形封头 4.3.3.1 凸形封头 7 2 ( / ) .0 0833 14.52 [ ] o e cr R p E p δ = = （4-41） e R]P[ o B δ 令 = e P Ro B EA δ [ ] 3 2 根据 = = (3 / ) 2 [ ] Ro e EA p δ 得 = 想办法消除E
4.3.3.1凸形封头 4.3.3.1凸形封头 过程设备设计 将p]代入式(4-41)得 0.125 A (R。/δ (4-42) 由B和p的关系式得半球形封头的许用外压力为： B [p]= (4-43) (R。/δe) 8
过程设备设计 将[p]代入式（4-41）得 (R / ) .0 125 A o e δ = （4-42） 由B和[p]的关系式得半球形封头的许用外压力为： 4.3.3.1 凸形封头 4.3.3.1 凸形封头 8 (R / ) B ]p[ o e δ = （4-43）
4.3.3.1凸形封头 4.3.3.1凸形封头 过程设备设计 图算步骤： 不用几何算图 a.假定名义厚度δn,令δ。=δ.-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。 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≥p,且较接近，则该封头厚度合理； 否则重新假设δ。，重复上述步骤，直到满足要求为止。 9
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： 不用几何算图 4.3.3.1 凸形封头 4.3.3.1 凸形封头 9 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 ，则该封头厚度合理； 否则重新假设δn，重复上述步骤 ，重复上述步骤，直到满足要求 ，直到满足要求 为止
4.3.3.1凸形封头 4.3.3.1凸形封头 过程设备设计 二、椭圆形封头 03o96 10
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
4.3.3.1凸形封头 过程设备设计 二、椭圆形封头（续） 由半个椭球面和短圆筒组 D 成，如图4-15(b)所示。 (b)椭圆形封头 直边段作用： 避免封头和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。 应用： 中、低压容器。 (1) 受内压（凹面受压）的椭圆形封头 受力：薄膜应力十不连续应力。 11
过程设备设计 二、椭圆形封头（续） 避免封头和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 ，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： 4.3.3.1 凸形封头 11 应用： 中、低压容器。 (1) 受内压（凹面受压）的椭圆形封头 ）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 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K,与椭圆形封头长轴与短轴之比a的关系有关，见 图4-16中虚线。 K一应力增强系数或椭圆封头的形状系数。 12
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 ，椭圆形封头中的最大应力和圆筒周向薄膜应力 的比值K ，与椭圆形封头长轴与短轴之比 ，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。 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 ，椭圆形封头中的最大应力和圆筒周向薄膜应力 的比值K ，与椭圆形封头长轴与短轴之比 ，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。 b a K——应力增强系数或椭圆封头的形状系数 应力增强系数或椭圆封头的形状系数。 4.3.3.1 凸形封头 4.3.3.1 凸形封头 12 K——应力增强系数或椭圆封头的形状系数 应力增强系数或椭圆封头的形状系数