材料科學封頭的設計PPT學習教案

1、會計學1材料科學封頭的設計材料科學封頭的設計(shj)第一頁，共38頁。第1頁/共38頁第二頁，共38頁。K-K-橢圓形封頭形狀橢圓形封頭形狀(xngzhun)(xngzhun)系數(shù)，系數(shù)，標準標準(biozhn)(biozhn)橢圓形封頭橢圓形封頭( (長長短軸之比值為短軸之比值為2)2)，K=1K=1。壁厚計。壁厚計算公式：算公式： p.KpDti50222261iihDK ppDti5 . 02第2頁/共38頁第三頁，共38頁。當封頭是由整塊鋼板當封頭是由整塊鋼板(gngbn)(gngbn)沖壓時，沖壓時，j j值取為值取為1 1。筒體設計壁厚。筒體設計壁厚計算公式：計算公式：v忽略分母

2、上微小差異，大多數(shù)橢圓封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。頭壁厚與筒體同，或比筒體稍厚。v還應保證還應保證(bozhng)(bozhng)封頭的有效壁封頭的有效壁厚厚dede滿足：對標準橢圓形封頭不小于滿足：對標準橢圓形封頭不小于封頭內(nèi)直徑的封頭內(nèi)直徑的0.150.15。 Cp.KpDtid502 22CppDtid第3頁/共38頁第四頁，共38頁。標準橢圓形封頭的直邊高度標準橢圓形封頭的直邊高度(god)由表由表4-11確定。確定。封頭封頭材料材料碳素鋼、普低鋼碳素鋼、普低鋼、復合鋼板復合鋼板不銹鋼、耐酸鋼不銹鋼、耐酸鋼 封頭封頭壁厚壁厚48 101820 391

3、01820 直邊直邊高度高度254050254050 eietKDp5 . 02第4頁/共38頁第五頁，共38頁。外壓橢圓形封頭厚度設計步驟同外壓外壓橢圓形封頭厚度設計步驟同外壓圓筒。圓筒。假設假設dn,dn,計算計算(j sun)de(j sun)dedn-C,dn-C,算算出出R0/ de R0/ de 。橢圓形封頭當量球殼外。橢圓形封頭當量球殼外半徑半徑R0=K1 D0R0=K1 D0。 K1 K1 由長短軸比值決定，由長短軸比值決定，標準橢圓形封頭標準橢圓形封頭K1 =0.9K1 =0.9b. b. 計算計算(j sun)(j sun)系數(shù)系數(shù)eRA/125. 00eRBp/0第5頁/

4、共38頁第六頁，共38頁。c. c. 根據(jù)材料根據(jù)材料(cilio)(cilio)，從，從A-BA-B圖圖（圖（圖4-164-16至圖至圖4-204-20）中選用，若）中選用，若A A值落在設計溫度線的右方，讀出值落在設計溫度線的右方，讀出B B值計算許用外壓力值計算許用外壓力pp 20/0833. 0eREp第6頁/共38頁第七頁，共38頁。d. d. 比較許用外壓比較許用外壓pp與設計外壓與設計外壓p p若若pppp，假設的厚度，假設的厚度dndn可用，若可用，若小得過多，可將小得過多，可將dndn適當減小，重復適當減小，重復上述計算上述計算若若p ppp，需增大初設的，需增大初設的dnd

5、n，重復，重復上述計算，直至上述計算，直至(zhzh)(zhzh)使使ppp p且接近且接近p p為止。為止。第7頁/共38頁第八頁，共38頁。9橢圓形封頭橢圓形封頭第8頁/共38頁第九頁，共38頁。第9頁/共38頁第十頁，共38頁。第10頁/共38頁第十一頁，共38頁。第11頁/共38頁第十二頁，共38頁。第12頁/共38頁第十三頁，共38頁。第13頁/共38頁第十四頁，共38頁。第14頁/共38頁第十五頁，共38頁。b. b. 不必不必(bb)(bb)局部加強，計算局部加強，計算壁厚為壁厚為 cosppDti12第15頁/共38頁第十六頁，共38頁。c. c. 需加強，以降低需加強，以降低

6、(jingd)(jingd)聯(lián)接處的局聯(lián)接處的局部應力。錐殼加強段和部應力。錐殼加強段和圓筒加強段厚度相同圓筒加強段厚度相同 pQpDtir2QQ為錐殼與圓筒聯(lián)接為錐殼與圓筒聯(lián)接處的應力處的應力(yngl)(yngl)增增值系數(shù)，查圖值系數(shù)，查圖4-27 4-27 cos5 . 021riDL riDL5 . 02第16頁/共38頁第十七頁，共38頁。第17頁/共38頁第十八頁，共38頁。第18頁/共38頁第十九頁，共38頁。b. b. 不必不必(bb)(bb)局部加強，局部加強，計算壁厚同大端計算壁厚同大端 cos12ppDtis第19頁/共38頁第二十頁，共38頁。c. c. 需加強需加強

7、(jiqing)(jiqing)，加強加強(jiqing)(jiqing)段和段和圓筒加強圓筒加強(jiqing)(jiqing)段厚度相同段厚度相同 pQpDtisr2QQ為錐殼與圓筒聯(lián)接為錐殼與圓筒聯(lián)接處的應力處的應力(yngl)(yngl)增值系數(shù)，查圖增值系數(shù)，查圖4-29 4-29 cos1risDL risDL第20頁/共38頁第二十一頁，共38頁。第21頁/共38頁第二十二頁，共38頁。 cosppDti12 cos12ppDtis（4-364-36）（4-374-37）（4-384-38）統(tǒng)一統(tǒng)一(tngy(tngy)厚度厚度 pQpDtir2 pQpDtisr2第22頁/共3

8、8頁第二十三頁，共38頁。第23頁/共38頁第二十四頁，共38頁。 pKpDti5 . 02第24頁/共38頁第二十五頁，共38頁。 pfpDti5 . 0第25頁/共38頁第二十六頁，共38頁。cos1risDL risDL第26頁/共38頁第二十七頁，共38頁。第27頁/共38頁第二十八頁，共38頁。錐形封頭的小端與接口管相連，錐形封頭的小端與接口管相連，一般不加過渡一般不加過渡(gud)(gud)弧，但弧，但接口管應增厚，厚度取錐體厚接口管應增厚，厚度取錐體厚度，加厚的長度：度，加厚的長度： isD.l50第28頁/共38頁第二十九頁，共38頁。第29頁/共38頁第三十頁，共38頁。第3

9、0頁/共38頁第三十一頁，共38頁。 tcPKpD平蓋系數(shù)平蓋系數(shù)(xsh)K(xsh)K查表查表4-4-1414第31頁/共38頁第三十二頁，共38頁。工藝工藝g gngyngy操作對封頭形狀無特殊操作對封頭形狀無特殊要求。要求。球冠形封頭、平板封頭邊緣應力較大球冠形封頭、平板封頭邊緣應力較大，平板封頭厚度較大，故不宜采用。，平板封頭厚度較大，故不宜采用。理論上對凸形封頭計算后，再確定封理論上對凸形封頭計算后，再確定封頭型式。頭型式。例題例題(lt)4-4(lt)4-4：確定例題：確定例題(lt)4-2(lt)4-2精餾塔封頭型式與尺寸精餾塔封頭型式與尺寸。該塔。該塔Di=600mmDi=6

10、00mm；設計壓力；設計壓力p p2.2MPa2.2MPa；工作溫度；工作溫度t t-3-3-20-20，dn=7mmdn=7mm。第32頁/共38頁第三十三頁，共38頁。半球形封頭受力最好，壁厚最薄、重量半球形封頭受力最好，壁厚最薄、重量輕，但深度大制造難，中、低壓小設備輕，但深度大制造難，中、低壓小設備不宜采用；不宜采用；碟形封頭深度可調(diào)節(jié)，適合于加工，但碟形封頭深度可調(diào)節(jié)，適合于加工，但曲率不連續(xù)，局部應力較大，故受力不曲率不連續(xù)，局部應力較大，故受力不如橢圓形封頭；如橢圓形封頭；標準橢圓形封頭制造比較容易標準橢圓形封頭制造比較容易(rngy)，受力狀況比碟形封頭好，故可采用標，受力狀況

11、比碟形封頭好，故可采用標準橢圓形封頭。準橢圓形封頭。第33頁/共38頁第三十四頁，共38頁。橢圓形封頭壁厚：橢圓形封頭壁厚： p p2.2MPa2.2MPa；Di=600mmDi=600mm；s20=170MPas20=170MPa；j=1.0j=1.0，C2=1.0mm C2=1.0mm 考慮鋼板厚度考慮鋼板厚度(hud)(hud)負偏差，取負偏差，取C1=0.6mmC1=0.6mm（估計壁厚（估計壁厚6mm6mm）代入并經(jīng)圓整后用代入并經(jīng)圓整后用dn=6mmdn=6mm鋼板。鋼板。 25 . 02CppDtid第34頁/共38頁第三十五頁，共38頁。36單位容積的表面積，半球形封頭為最小。單位容積的表面積，半球形封頭為最小。橢圓形和碟形封頭的容積和表面積基本相同，橢圓形和碟形封頭的容積和表面積基本相同，可以可以(ky)(ky)認為近似相等。認為近似相等。封頭的選擇主要根據(jù)設計封頭的選擇主要根據(jù)設計(shj)(shj)對象對象的要求，的要求，并考慮經(jīng)濟技術指標。并考慮經(jīng)濟技術指標。封頭的選擇封頭的選擇(xunz)1、幾何方面、幾何方面第35頁/共38頁第三十六頁，共38頁。37半球形封頭的應力分布最好半球形封頭的應力分布最好橢圓形封頭應力情況第二橢圓形封頭應力情況第二(d r)(d r)碟形封頭在力