【正文】 算厚度： ? ? cticpDp?????2筒體封頭由整塊鋼板沖壓而成，取 φ=1 GB1501998規(guī)定 橢圓形封頭標準為 JB／ T4737— 95 K ≤ 1 時， e δ ≥ % i D K ＞ 1 時， e δ ≥ % i D 橢圓形封頭壁厚與筒體壁厚幾乎相等，大多數(shù)標準橢圓形封頭壁厚取為與筒體相同，或比筒體稍厚。 橢圓封頭最大允許工作壓力計算公式 ? ? ? ?eietw KDp ????2??標準橢圓形封頭的直邊高度由表 1011確定。 受外壓的橢圓形封頭 a. 假設 δn,計算 δe＝ δn－ C,算出 R0/ δe 。 R0為橢圓形封頭 當量 球殼外半徑 外壓橢圓形封頭厚度設計步驟同外壓圓筒。 R0=K1 D0。 K1 由長短軸比值決定，標準橢圓形封頭 K1 = b. 計算系數(shù) ? ?eRA ?/0?c. 根據(jù)材料，從 AB圖（圖 1016至圖 1020）中選用，若 A值落在設計溫度線的右方，讀出 B值，計算出許用外壓 [p] 若 A值在設計溫度線的左方，則許用外壓： ? ? ? ? 20 /0 83 eREp??eRBp?/][0?（ 1）若 p≤[p]，假設的厚度 δn可用，若小得過多，可將 δn適當減小，重復上述計算 （ 2）若 p＞ [p]，需增大初設的 δn，重復上述計算，直至使 [p]＞ p且接近 p為止。 d. 比較許用外壓 [p]與設計外壓 p 二、 半球形封頭 半球形封頭是由半個球殼構成的 ， 它的計算壁厚公式與球殼相同 : ? ? cticpDp?????4 ? ? 24CpDpcticd ??? ??? t? = ? ? ??eeic Dp??4? ? ?? t ? ?wp = ? ?eietD ?????4 球形封頭壁厚比相同直徑和壓力的圓筒殼減薄一半。但為焊接方便以及降低聯(lián)接處邊緣壓力，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計，計算步驟同橢圓形封頭。球殼外半徑 R0=K1 D0， 其中 K1 = 三、 碟形封頭 又稱 帶折邊球形封頭 ， 由三部分組成：半徑為 Ri的球面 、 半徑為 r的 過渡圓弧 （ 即折邊 ） 和高度為 h的 直邊 。 交界點 a、 b處，兩邊經(jīng)線曲率半徑不同（曲率不連續(xù)、有突變），故有較大的邊緣應力。直邊區(qū)的作用： 使封頭與筒體的焊縫避免邊緣應力 。 球面半徑 Ri越大， 過渡區(qū)半徑 r越小，封頭的深度就越淺，制造方便，但邊緣應力就越大。 規(guī)定： Ri≤Di， r≥ 且 r≥ 3δn 相同受力條件下，碟形封頭壁厚是橢圓形封頭壁厚 ，笨重不經(jīng)濟，而且碟形封頭經(jīng)線曲率不連續(xù)（應力分布不連續(xù)），因此沒有橢圓形封頭應用廣泛。 ? ? cticpRp?????（此公式不需記） Ri=， r=頭，稱為 標準碟形封頭 ，其計算厚度公式： 碟形封頭與筒體連接可用 法蘭聯(lián)接 ， 也可用 焊接聯(lián)接 。當采用焊接聯(lián)接時 ， 應采用對接聯(lián)接 。 如果封頭與筒體的厚度不同 ， 需將較厚的一邊切去一部分 。 受外壓的碟形封頭，設計步驟同橢圓形封頭，只是R0為碟形封頭球面部分外半徑 。 四、球冠形封頭 為了降低凸形封頭高度，將碟形封頭的直邊及過渡圓弧部分去掉，只留下球面部分，即球冠形封頭，又稱 無折邊球形封頭 。 特點：制造方便，封頭與筒體聯(lián)接處有較大的邊緣應力。 五、錐形封頭 錐形封頭廣泛用作許多石油化工設備的底蓋，它的優(yōu)點： 便于收集和卸除固體顆粒物料 ，避免凝聚物、沉淀等堆積。 錐形封頭分無折邊和帶折邊兩類，設計方法不同。 無折邊錐形封頭 a. 查圖 1027，確定大端是否須局部加強 ,以降低聯(lián)接處的邊緣應力 （錐殼大端存在較大的附加應力（薄膜應力和彎曲應力 ） 。 —— 適用于半錐角 α≤30176。 （ 1）錐殼大端 與圓筒聯(lián)接時，錐殼大端聯(lián)接處壁厚設計步驟： b. 不必局部加強，計算壁厚為 ? ? ???? c os12???cticpDpc. 需加強，應在錐殼與圓筒之間設置加強段 ,錐殼加強段和圓筒加強段厚度相同： ? ? cticr pDQp?????2Q— 錐殼大端聯(lián)接處的應力增值系數(shù)，查圖 1028 錐殼大端聯(lián)接處的 Q值圖， Q值與 Pc/[ζ]φ、 α有關。 加強圈的長度： ??c os1riDL ?riDL ??圖 1028 （ 2）錐殼小端 與圓筒聯(lián)接時，錐殼小端聯(lián)接處壁厚設計步驟： a. 查圖 1029，確定小端是否須局部加強 。 圖 1029 b. 不必局部加強，計算壁厚同大端 ： ? ? ???? c os12???cticpDpc. 需加強，加強段和圓筒加強段厚度相同： ? ? ctiscr pDQp?????2Q － 錐殼小端聯(lián)接處的應力增值系數(shù)，查圖 1030 Dis－錐殼小端內(nèi)直徑 錐殼小端聯(lián)接處的 Q值圖， Q值與 Pc/[ζ]φ、 α有關。 加強圈的長度： ??c os1riDL ?riDL ??圖 1030 無折邊錐殼的厚度 （小結） （ 1036） ? ? ???? c os12 ??? cticpDp無折邊錐殼的各部分（大端、小端、加強段）厚度分別按右邊 4個公式確定。 ? ? cticr pDQp?????2? ? ctiscr pDQp?????2（ 1037） （ 1038） 若整個錐形封頭厚度統(tǒng)一，取各部分厚度的最大值作為封頭的厚度。 加強段厚度 折邊錐形封頭 即在錐形封頭與圓筒聯(lián)接處加 過渡圓角， 可降低聯(lián)接處的應力集中。當半錐角 α＞ 30176。 時，錐殼大端應帶折邊，半錐角 α＞ 45176。 時，小端亦應有折邊。 當錐殼半錐角 α60176。 時，其厚度可按平蓋計算。 r≥ 且 r≥ 3δn 標準 折邊錐形封頭有半錐角為 30176。 及 45176。 兩種。錐體大端過渡區(qū)圓弧半徑r=，即 r/Di為 （這個比值在查表 1011013要用到）。 錐殼大端 ? ? cticpDKp ?????a. 過渡段的計算壁厚 K－系數(shù)，查表 1012 b. 與過渡段相連接處的錐殼的計算厚度 表 1012 在相同條件下，帶折邊錐殼的壁厚比筒體大。 查表 1013 f≥ 帶折邊錐形封頭大端的壁厚，按過渡段與錐體兩部分分別計算，如果統(tǒng)一厚度，則取二者的較大值。 表 1013 錐殼小端 a. 半錐角 α≤45176。 ，小端無折邊，計算同前錐體小端。 b. 半錐角 α≤45176。 小端有折邊，過渡段厚度按（ 1038）確定，Q值查圖 1030。 c. 半錐角 α＞ 45176。 ，小端過渡段厚度仍按（ 1038）確定， Q值查圖 1031。 ? ? ctiscr pDQp?????2??c os1risDL ?risDL ??加強段的長度： 圖 1031 錐形封頭的小端與接管相連時，一般不加過渡圓弧（ 折邊 ），但接管應增厚，加強段厚度取錐體厚度，加強段的長度： ? 50?不管是無折邊的錐形封頭，還是帶折邊的錐形封頭， 加強段的厚度 在任何情況下 ，都不得小于與其相聯(lián)接的錐殼厚度 。 六、平板封頭 形狀： 圓形、橢圓形、長圓形、矩形和方形等。 根據(jù)薄板理論，受均布載荷的 平板 ，最大彎曲應力 ζmax與 P (R／ δ)2成正比，而 薄殼 的最大拉(壓 )應力 ζmax與 P(R／ δ)成正比。 應力： 相同的 R／ δ和 P下，薄板應力比薄殼（凸形封頭）大得多，即平板封頭所需厚度比凸形封頭大得多。 石油化工設備常用的一種封頭。 優(yōu)點： 平板封頭結構簡單，制造方便。 用途： （ 1）低壓容器的底、蓋； 缺點： 承壓能力低，厚度較大。 （ 2）承壓設備的人孔蓋、手孔蓋； （ 3）高壓容器。因為高壓容器封頭很厚、直徑又相對較小，凸形封頭制造困難。 ? ? ??? tccPKPD?平板封頭的計算壁厚： Dc－計算直徑， K － 平板結構特征系數(shù)，均見教材表 1014。 七、封頭的選擇 （封頭小結） 各種封頭的計算公式 半球形 標準碟形 標準橢圓形 無折邊 帶折邊 （標準） 平板 封頭 凸形 封頭 錐形 封頭 ? ? ct ic pDp ?? ??? 4 ? ? 24 CpDp ct icd ??? ??? t? = ? ? ??eeic Dp ? ?4 ? ? ?? t ? ?wp = ? ?eietD ???? ?4 ? ? ct ic pRp ?? ???? ? ct ic pDp ?? ???約 約 約 δ圓筒 ? ? ???? c os12 ??? ct ic pDp δ圓筒 ＜ δ≤ 30176。 時 45176。 時 ? ? ??? tccP KPD? δ圓筒 ★ 封頭的選擇：主要根據(jù)設計對象的要求，并考慮經(jīng)濟技術指標。 半球形封頭 受力最好，壁厚最薄、重量輕，但深度大、制造難，中、低壓小設備不宜采用； 碟形封頭 深度可調(diào)節(jié)，加工較易，但曲率不連續(xù)，有邊緣應力，故受力狀況不如橢圓形封頭； 標準橢圓形封頭 制造比半球形封頭容易，受力狀況比碟形封頭好，壁厚比碟形封頭小。 平板封頭 結構簡單、制造最易，受力狀況最差，壁厚最大。（平板、球冠形封頭邊緣應力大） 八、封頭設計舉例 【 例 1014】 確定例題 42精餾塔封頭型式與尺寸。該塔 Di=600mm；設計壓力 p＝ ；工作溫度 t＝ 3～ 20℃ ， δ n=7mm。 （ 1）選擇封頭：工藝操作對封頭形狀無特殊要求，標準橢圓形封頭制造比較容易，受力狀況比較好，故采用此種封頭。 解： （ 2）壁厚計算：標準橢圓形封頭的設計厚度 ? ? CppDtid ??? ???? ? CppDtid ??? ???P＝ ； Di=600mm； [ζ]20=170MPa； φ=（整體沖壓）， C2= ，代入得： 考慮鋼板厚度負偏差，取 C1=（估計壁厚6mm） mmd ?????? ???向上圓整后，用 δn=6mm鋼板。 mmCdn ????? ??【 例題 105】 不銹鋼反應釜操作壓力 ，內(nèi)徑 ，采用雙面對接焊，全部焊縫探傷，有防爆裝置。 下部為帶折邊錐底，其半錐角為 45176。 。出料管公稱直徑 200mm，釜壁溫度為 300℃ ，試確定該錐形底的壁厚及接口管尺寸。 （ 1）結構：半錐角 30176。 ,錐底大端帶折邊。 過渡段半徑 r= =180mm。 解： （ 2）錐體壁厚計算： ? ? Cpf pDtid ??? ???）表 1310(6 4 ??f)( 防爆膜M P ap ???? ? Cpf pDtid ??? ???mmn ???? ????代入得 （ 3）過渡區(qū)厚度計算 ? ? CpKpDtid ??? ???Di=1200mm， [ζ]300=78MPa， φ=1， C2=0 ? ? CpKpDtid ??? ???查表 1012， K=，其它參數(shù)同上，代入得 mmd ?????????統(tǒng)一直徑，取 δd=，查 P161表 1010，取C1=（估計壁厚 16mm），則 mmCdn ????? ??向上圓整后，采用 δn=16mm不銹鋼板制造。 （ 4）接口管尺寸 錐底接管 DN=200mm（有縫管），查有關設計手冊，其外徑 d=219mm。故 錐底小端直徑 Dis=222mm 接管加強段厚度與錐體同厚 δn= 16mm 接管加強段的長度： is 43162225050 ????? ?作 業(yè) 習題： P224 13， 14 本 章 結 束