化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)封頭設(shè)計(jì)方案

第四節(jié)封頭的設(shè)計(jì)封頭又稱端蓋，其分類一、橢圓形封頭半橢球和高度為h的短圓筒(通稱直邊)兩部分構(gòu)成，直邊保證封頭制造質(zhì)量和避免邊緣應(yīng)力作用。

㈠受內(nèi)壓的橢圓形封頭計(jì)算厚度K-橢圓形封頭形狀系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭(長短軸之比值為2)，K=1。壁厚計(jì)算公式：當(dāng)封頭是由整塊鋼板沖壓時(shí)，j值取為1。筒體設(shè)計(jì)壁厚計(jì)算公式：忽略分母上微小差異，大多數(shù)橢圓封頭壁厚與筒體同，或比筒體稍厚。還應(yīng)保證封頭的有效壁厚de滿足：對標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭不小于封頭內(nèi)直徑的0.15％。橢圓形封頭最大允許工作壓力

標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的直邊高度由表4-11確定。封頭材料碳素鋼、普低鋼、復(fù)合鋼板不銹鋼、耐酸鋼封頭壁厚4～8

10～18≥20

3～910～18≥20

直邊高度254050254050㈡受外壓（凸面受壓）橢圓形封頭外壓橢圓形封頭厚度設(shè)計(jì)步驟同外壓圓筒。假設(shè)dn,計(jì)算de＝dn-C,算出R0/de。橢圓形封頭當(dāng)量球殼外半徑R0=K1D0。K1由長短軸比值決定，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭K1=0.9b.計(jì)算系數(shù)c.根據(jù)材料，從A-B圖（圖4-16至圖4-20）中選用，若A值落在設(shè)計(jì)溫度線的右方，讀出B值計(jì)算許用外壓力[p]若A值在設(shè)計(jì)溫度線的左方，則許用外壓：

d.比較許用外壓[p]與設(shè)計(jì)外壓p若p≤[p]，假設(shè)的厚度dn可用，若小得過多，可將dn適當(dāng)減小，重復(fù)上述計(jì)算若p＞[p]，需增大初設(shè)的dn，重復(fù)上述計(jì)算，直至使[p]＞p且接近p為止。二、半球形封頭受內(nèi)壓球形封頭計(jì)算壁厚與球殼相同。球形封頭壁厚可較圓筒殼減薄一半。但為焊接方便以及降低邊緣壓力，半球形封頭常和筒體取相同的厚度。受外壓的球形封頭的厚度設(shè)計(jì)，計(jì)算步驟同橢圓形封頭。球殼外半徑R0=K1D0，其中K1=0.5三、碟形形封頭又稱帶折折邊球形形封頭，，球面半半徑Ri、過渡圓圓弧半徑徑r和高度為為h的直邊。。相同受力力，碟形形封頭壁壁厚比橢橢圓形封封頭壁厚厚要大些些，而且且碟形封封頭存在在應(yīng)力不不連續(xù)，，因此沒沒有橢圓圓形封頭頭應(yīng)用廣廣泛。四、球冠冠形封頭頭降低凸形形封頭高高度，將將碟形封封頭的直直邊及過過圓弧部部分去掉掉，只留留下球面面部分。。也稱無折折邊球形形封頭。。五、錐形形封頭廣泛用于于化工設(shè)設(shè)備(如如蒸發(fā)器器、噴霧霧干燥器器、結(jié)晶晶器及沉沉降器等等)的底底蓋便于收集集與卸除除設(shè)備中中的固體體物料。。塔設(shè)備上上、下部部分的直直徑不等等，也常常用錐形形殼體連連接，稱稱為變徑徑段。（一）無無折邊錐錐形封頭頭或錐形形筒體適用于錐錐殼半錐錐角a3001、錐殼殼大端a.查圖圖4-26，大大端是否否須加強(qiáng)強(qiáng)b.不不必局部部加強(qiáng)，，計(jì)算壁壁厚為c.需需加強(qiáng)，，以降低低聯(lián)接處處的局部部應(yīng)力。。錐殼加加強(qiáng)段和和圓筒加加強(qiáng)段厚厚度相同同Q為錐殼殼與圓筒筒聯(lián)接處處的應(yīng)力力增值系系數(shù)，查查圖4-272、錐殼殼小端a.查查圖4-28，，小端是是否須加加強(qiáng)b.不不必局部部加強(qiáng)，，計(jì)算壁壁厚同大大端c.需需加強(qiáng)，，加強(qiáng)段段和圓筒筒加強(qiáng)段段厚度相相同Q為錐殼殼與圓筒筒聯(lián)接處處的應(yīng)力力增值系系數(shù)，查查圖4-293、無折折邊錐殼殼的厚度度錐殼厚度度（4-36）（4-36）（4-37）（4-38）統(tǒng)一厚度度（二）折折邊錐形形封頭或或錐形筒筒體可降低應(yīng)應(yīng)力集中中，適用用于錐殼殼大端半半錐角a>300，小端半半錐角a>450當(dāng)錐殼半半錐角a>600時(shí)，按平平蓋計(jì)算算。1、錐殼殼大端a.過過渡段的的計(jì)算壁壁厚b.與與過渡段段相連接接處的錐錐殼計(jì)算算壁厚2、錐殼殼小端a.半半錐角a450，小端無無折邊計(jì)計(jì)算同前前b.小小端有折折邊，過過渡段厚厚度按（（4-38）確確定，Q值查圖圖4-29。c.半半錐角a>450，小端過過渡段厚厚度仍按按（4-38））確定，，Q值查查圖4-30。。錐形封頭頭的小端端與接口口管相連連，一般般不加過過渡弧，，但接口口管應(yīng)增增厚，厚厚度取錐錐體厚度度，加厚厚的長度度：六、平板板封頭化工設(shè)備備常用的的一種封封頭。圓形、橢橢圓形、、長圓形形、矩形形和方形形等，相同(R／d)和受載載下，薄薄板應(yīng)力力比薄殼殼大得多多，即平平板封頭頭比凸形形封頭厚厚得多。。平板封頭頭結(jié)構(gòu)簡簡單，制制造方便便，在壓壓力不高高，直徑徑較小的的容器中中采用。。承壓設(shè)設(shè)備人孔孔、手孔孔以及在在操作時(shí)時(shí)需要用用盲板封封閉的地地方，才才用平板板蓋。高壓容器器平板封封頭用得得較為普普遍。平蓋系數(shù)數(shù)K查表表4-14工藝操作作對封頭頭形狀無無特殊要要求。球冠形封封頭、平平板封頭頭邊緣應(yīng)應(yīng)力較大大，平板板封頭厚厚度較大大，故不不宜采用用。理論上對對凸形封封頭計(jì)算算后，再再確定封封頭型式式。例題4-4：確確定例題4-2精餾塔封封頭型式式與尺寸寸。該塔塔Di=600mm；；設(shè)計(jì)壓壓力p＝2.2MPa；工作作溫度t＝-3～-20℃，，dn=7mm。半球形封封頭受力力最好，，壁厚最最薄、重重量輕，，但深度度大制造造難，中中、低壓壓小設(shè)備備不宜采采用；碟形封頭頭深度可可調(diào)節(jié)，適適合于加加工，但但曲率不不連續(xù)，，局部應(yīng)應(yīng)力，故故受力不不如橢圓圓形封頭頭；標(biāo)準(zhǔn)橢圓圓形封頭頭制造比比較容易易，受力力狀況比比碟形封封頭好，，故可采采用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)橢圓形形封頭。。橢圓形封封頭壁厚厚：p＝2.2MPa；Di=600mm；；[s]20=170MPa；j=1.0，C2=1.0mm考慮鋼板板厚度負(fù)負(fù)偏差，，取C1=0.6mm（（估計(jì)壁壁厚6mm）代入并并經(jīng)圓圓整后后用dn=6mm鋼鋼板。。例題4-5：不不銹鋼鋼反應(yīng)應(yīng)釜操操作壓壓力1.2MPa，，內(nèi)徑徑1.2m，下下部為為帶折折邊錐錐底，，其半半錐頂頂角為為45°。出料料管公公稱直直徑200mm，釜釜壁溫溫度為為300℃℃，試試確定定該錐錐形底底的壁壁厚及及接口口管尺尺寸。。半錐角角>300,錐底底大端端帶折折邊。。折邊邊內(nèi)半半徑r=0.15Di=180mm。錐錐體壁壁厚計(jì)計(jì)算：：錐底接接管dN=200mm,外徑徑d=219mm所以錐錐底小小端直直徑Dis=222mm接管加加強(qiáng)段段厚度度與錐錐體同同厚，，加強(qiáng)段段的長長度過渡區(qū)區(qū)厚度度計(jì)算算公式式思考題題：1、常常用封封頭形形式有有哪些些種？？各有有什么么特點(diǎn)點(diǎn)？2、比比較半半球形形封頭頭、橢橢圓形形封頭頭、碟