《化工机械设备基础》课程教学课件（PPT讲稿）第十章 内压容器封头的设计

第十章内压容器封头的设计 半球形封头 椭圆形封头 凸形封头 碟形封头 带折边的球形封头 容器封头 (端盖) 锥形封头 球冠形封头 无折边的球形封头 平板封头

椭圆形封头 容器封头 （端盖） 凸形封头 锥形封头 平板封头 半球形封头 碟形封头 球冠形封头 第十章 内压容器封头的设计 带折边的球形封头 无折边的球形封头

第一节凸形封头 一、半球形封头 1.结构：（1)整体半球壳体； (2)焊接半球壳体-瓜瓣组焊。 Do 00 2005/10/20

一、半球形封头 第一节 凸形封头 1.结构：（1）整体半球壳体； （2）焊接半球壳体-瓜瓣组焊

2.计算壁厚公式与球壳相同 P.D 4l0]6-Pe 3.与筒体连接结构： ；与筒体连接部位要圆滑过渡。 ；与筒体连接的环焊缝属于球壳内的部 分，确定封头厚度时应考虑这一环焊缝的焊 接接头系数

2.计算壁厚公式与球壳相同   c t c i p p D − =    4   2 4 C p p D c t c i d + − =    t  = ( )  + e c Di e p   4    t   w p =   i e e t D     + 4 3.与筒体连接结构：  与筒体连接部位要圆滑过渡。  与筒体连接的环焊缝属于球壳内的部 分，确定封头厚度时应考虑这一环焊缝的焊 接接头系数

4、半球形封头的优缺点： 优点 与其它封头相比在直径和压力相同的情况下， 其厚度最薄（受力最好）；当容积一定的情况 下，表面积最小（最省材料)。 但封头深度大，直径较小时，整体冲压 缺点 制造较困难；直径大时，采用分瓣冲压 其拼焊工作量较大。 应用场合：多用于高压容器

4、半球形封头的优缺点： 与其它封头相比在直径和压力相同的情况下， 其厚度最薄（受力最好）；当容积一定的情况 下，表面积最小（最省材料）。 优点 缺点 但封头深度大，直径较小时，整体冲压 制造较困难；直径大时，采用分瓣冲压 其拼焊工作量较大。 应用场合：多用于高压容器

二、椭圆形封头 R,(a) 椭圆形封头

椭圆形封头 二、 椭圆形封头

二、 椭圆形封头 1、结构特点：椭圆形封头是由半个 椭球面和高为的h短圆筒（直边段） 构成的。 直边的作用： 是为了避免筒体与封头间的环向焊缝 处出现边缘应力和热应力的叠加。 边缘应 力与热 应力叠 R,(a) 加

直边的作用： 是为了避免筒体与封头间的环向焊缝 处出现边缘应力和热应力的叠加。 二、 椭圆形封头 1、结构特点：椭圆形封头是由半个 椭球面和高为的h短圆筒（直边段） 构成的。 边缘应 力与热 应力叠 加

2、受力特点：由于封头的椭球部分经线曲率变化平 滑连续，没有突变，故应力分布比较均匀。受力状态 仅次于半球封头。 结论：当椭球壳的长短半轴a/b>2时，椭球壳赤道 上出现很大的环向应力，其绝对值远大于顶点的应 力，从而引入形状系数K。（也称应力增加系数) K=2+ 标准椭圆封头K=1（a/b=2),计算厚度公式为 PD K mm 2[ojp-0.5p

结论：当椭球壳的长短半轴 a/b＞2时，椭球壳赤道 上出现很大的环向应力，其绝对值远大于顶点的应 力，从而引入形状系数K。（也称应力增加系数） 标准椭圆封头K=1（a/b=2）,计算厚度公式为   mm 2 0.5 c t c i p p D − =    ) ] 2 [2 ( 6 1 2 i i h D K = + 2、受力特点：由于封头的椭球部分经线曲率变化平 滑连续，没有突变，故应力分布比较均匀。受力状态 仅次于半球封头。 K

椭圆封头最大允许工作压力计算公式 [p.J= 2[o]p6 MPa KD.+0.58 3、椭圆形封头的特点： 从标准椭圆形封头的厚度计算公式中可以看出， 其厚度大致和其相连的圆筒厚度相等，因此圆筒 体和封头可采用等厚焊接，封头深度较浅便于加 工，受力较好，故在工程上广泛应用

椭圆封头最大允许工作压力计算公式     MPa KD p i e e t w 0.5 2     + = 3、椭圆形封头的特点： 从标准椭圆形封头的厚度计算公式中可以看出， 其厚度大致和其相连的圆筒厚度相等，因此圆筒 体和封头可采用等厚焊接，封头深度较浅便于加 工，受力较好，故在工程上广泛应用

三、碟形封头 2.壁厚计算公式： 1.结构 Mp R 球壳 δ= 2ob-0.5p。 摺边 Ri 直边 式中M一形状系数。M5+ Ri一碟形封头球面部分内半径。 D r一过渡圆弧内半径。 (①Rir值不同； 带折边的球形封头 ②球面与摺边连接处的曲率突变。) 标准碟形封头：R=0.9D,r=0.17D,M=1.325 1.2pD 壁厚计算公式为： 2[ob-0.5p

三、碟形封头 1 [3 ] 4 M Ri r = + 2.壁厚计算公式：   p Mp R c t c i 2 −0.5 =    式中M−−−形状系数。 Ri—碟形封头球面部分内半径。 r—过渡圆弧内半径。 （①Ri/r值不同； ②球面与摺边连接处的曲率突变。）   p p D c t c i 2 0.5 1.2 − =    1.结构 标准碟形封头： 壁厚计算公式为：Ri = 0.9Di ,r = 0.17Di ,M =1.325 带折边的球形封头

2、受力特点：由于球面与过渡 区及过渡区与直边的连接处经线 曲率半径突变，产生边缘应力， 故应力分布不均匀。 碟形封头 因此，在相同的条件下碟形 封头的厚度要比椭圆形封头 的厚度要大些

碟形封头 2、受力特点：由于球面与过渡 区及过渡区与直边的连接处经线 曲率半径突变，产生边缘应力， 故应力分布不均匀。 因此，在相同的条件下碟形 封头的厚度要比椭圆形封头 的厚度要大些