西安石油大学：《过程设备设计基础 Basic Theory and Design of Process Equipments》课程教学资源（电子课件）第四章 压力容器设计 4.3 常规设计 4.3.3 封头设计

4.3.3.1凸形封头 过程设备设计 椭圆形封头 由半个椭球面和短圆筒组成,如图4-15(b)所示。 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

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 Õw?'2 Ö×(rDj*)ØÙ¹ÚÛÜÝÞ =6ß5Sàáâ)ØDVãXc Ö×(rDj*)ØÙ¹ÚÛÜÝÞ =6ß5Sàáâ)ØDVãXc ³=x?>äå'(æçSyB44--1155zbb{|}c qè7JF gJF Lwé c ((11)) Vd zêäV {D?'2 VFefg
ijkgc 4.3.3.1


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原应力 的比值,与椭圆形封义长轴与短物之比a的关系有关,见图 416中虚线 b K—应力增强系数或椭圆封头的形状系数, K=2+() (4-44) 2h 即,封头上最大总应力 封头上最大总应力 K 圆筒上周向薄膜应力 球壳上薄膜应力=2k 12

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 = + 2 ii ) 2hD 2 ( 61 K z4-44{
       !" #$ 4-16 %&'
       !" #$ 4-16 %&' b a KK————glmR[?'D2ãmRS = K
   ëS = 2K
   ëS 4.3.3.1


4.3.3.1凸形封头 过程设备设计 椭圆形封头用半径为D半球形封头厚度乘以K,即 厚度计算式 Kp D δ (4-45) 2o]-0.5p

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 J=6n DiD=>2bZìàKSë c t c i 2[ ] 0.5p Kp D σ φ − δ = z4-45{ ?'2 bZ]EF ?'2 bZ]EF 4.3.3.1


4.3.3.1凸形封头 过程设备设计 当Di/2hi=2,标准椭圆形封头,K=1,厚度计算式为 δ (4-46) 2[J]φ-0.5p 椭圆形封头最大允许工作压力: 2[J]￠δ p KD.+0.56 (4-47) 周向失稳:采用限制椭圆形封头最小厚度,GB150规定标 准椭圆形封头的有效厚度应不小于封头内直径 的0.15%,非标准椭圆形封头的有效厚度应不 小于0.30%

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 žDi/2hi=2SK?'2S K=1SbZ]En c t c i 2[ ] 0.5p p D σ φ − δ = z4-46{ ?'2tí®Œ F i e e t w KD 0.5 2[ ] [p ] + δ σ φδ = z4-47{ ˆJî¥?'2t‚bZSGB150_K ?'2DïðbZgi‚Ÿdq6 D0.15%SñK?'2DïðbZgi ‚Ÿ0.30%c òܦ§F 4.3.3.1


4.3.3.1凸形封头 过程设备设计 (2)受外压椭圆形封头 相同:外压稳定性计算公式和图算法步骤同受外压的 半球形封头; 不同 R由椭圆形封头的当量球壳外半径R=KD代替,K1 值是椭圆长短轴比值D。/(2ha)(h。=h1+8n)决定的 系数,由表4-5(遇中间值用内插法求得)查得。 表45系数K1 D(2h) 26242.22.01.81.6141.21.0 K11.181.080.990.900.810730.650.570.50 15

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 ((22))V  ?'2 Ro³?'2DžŽ>4 =6Ro=K1Do±óSK1 Àô?'õåö÷ÀDo/z2ho{zho=hi+¸n{ø_D mRS³ù4-5zúLûÀJdü«š­{"­c opF ipF   §_]’EB]«¾¿pV  D =>2ý o o 2h D K 1.18 1.08 0.99 0.90 0.81 0.73 0.65 0.57 0.50 1 2.6 2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 ù4-5 mRK1 Do/
2ho 4.3.3.1