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简述锥形封头设计计算方法

来源:http://www.6222kk.com/news/310.html    更新时间:2012-09-07    点击次数:1254次

 前言:
锥形封头广泛应用于许多化工设备(如蒸发器、喷雾干燥器、结晶器及沉降器等)的底盖,它的优点是便于收集与卸除这些设备中的固体物料。此外,有一些塔设备上、下部分的直径不等,也常用锥形壳体将直径不等的两段塔体连接起来,这时的圆锥形壳体称为变径段。
  锥形封头的结构如下图所示。对应于无折边和折边封头,有下面两种不同的设计计算方法。
   ㈠ 无折边锥形封头或锥形筒体

  无折边锥形封头或锥形筒体适用于锥体半顶角a≤30°。

  1。 锥体大端

  锥体大端与圆筒连接时,应按以下步骤确定连接处锥壳大端的厚度:

  a. 以p/([s]tj)与半顶角a的值,查确定锥壳大端连接处的加强图:当其交点位于曲线之上方时,不必局部加强;当其交点位于曲线下方时,则需要局部加强。
  b. 无需加强时,锥体大端壁厚按式(4-36)计算。

                  (4-36)
  c. 需要增加厚度予以加强时,则应在锥壳与圆筒之间设置加强段,锥壳和圆筒加强段厚度须相同,加强段计算壁厚按式(4-37)计算。

                     (4-37)

式中 Q-应力增值系数,与p/([s]tj)与a值有关,由锥壳大端连接处的Q值图查出,中间值用内插法。加强区长度,锥壳加强段的长度L1不应小于;圆筒加强段的长度L不应小于。

  2。 锥体小端

  锥体小端与圆筒连接时,小端锥壁厚设计:以p/([s]tj)与半顶角a的值,查确定锥壳小端连接处的加强图,当其交点位于曲线之上方时,不必局部加强。计算壁厚d的计算同大端。当其交点位于图中曲线下方时,则需要局部加强。其计算壁厚的公式为

                  (4-38)

式中 Dis-锥体小端内直径,mm; Q-应力增值系数,由确定锥壳小端连接处的Q值图查出。 在任何情况下,加强段的厚度不得小于相连接的锥壳厚度。锥壳加强段的长度L1不应小于;圆筒加强段的长度L不应小于。

  3.无折边锥壳的厚度

  当无折边锥壳的大端或小端,或大、下端同时具有加强段时,应分别按式(4-32)、(4-33)、(4-34)分别确定锥壳各部分厚度。若整个锥形封头采用同一厚度时,应取上述各部分厚度中的******值作为封头的厚度。

  ㈡ 折边锥形封头或锥形筒体

  采用带折边锥体作封头或变径段可以降低转角处的应力集中。根据半顶角的大小,分为三种情况:

当锥体大端的半顶角a>30°时,应采用带过渡段的折边结构。否则应按应力分析的方法进行设计。
对于锥体小端,当半顶角a>45°时,须采用带折边的锥形封头。大端折边锥壳过渡段转角半径r应不小于封头大端内径Di的10%,小端折边过渡段转角半径rs应不小于封头小端内径Dis的5%,且均不小于锥体厚度的3倍。
当锥壳半顶角a>60°时,其厚度可按平盖计算,也可按应力分析的方法进行设计。
1.锥壳大端

  带折边锥形封头大端的壁厚,按过渡段与相接处锥体两部分分别计算。当整个带折边锥形封头采用同一厚度时,应取下述二式计算结果中的较大值。

  a. 过渡段的计算壁厚

                   (4-39)

式中 K-系数,查表4-12。

b. 与过渡段相接处的锥壳厚度

                    (4-40)

式中 f-系数,,其值列于表4-13。

2.锥壳小端

  当锥壳半顶角a≤45°时,若采用小端无折边时,其小端厚度按前述锥体小端厚度计算;如需采用小端有折边时,其小端过渡段厚度按(4-39)式确定,式中Q值由确定锥壳小端连接处的Q值图查取。

  当锥壳半顶角a>45°,小端过渡区厚度仍按(4-39)式确定,但式中Q值由锥壳小端带过渡段连接的Q值图查取。与过渡段相接的锥壳和圆筒的加强段厚度应与过渡段厚度相同。锥壳加强段的长度L1不应小于;圆筒加强段的长度L不应小于。在任何情况下,加强段的厚度不得小于与其连接处的锥壳厚度。

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