壓力容器封頭有多種類型,包括半球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭、球形封頭、錐形封頭、平蓋和法蘭凸形封頭。載荷有兩種:內(nèi)壓和外壓。
,其中D=Di+δ,做完之后,我們得到大家經(jīng)常用到的公式:
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根據(jù)等效強(qiáng)度和破壞準(zhǔn)則,半球形封頭的中徑公式如下:
,其中D=Di+δ,做完之后,我們得到大家經(jīng)常用到的公式:
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2.橢圓封頭
計(jì)算公式以圓柱體公式為基礎(chǔ),頭部與圓柱體連接處的邊界效應(yīng)由形狀系數(shù)k反映,長軸與短軸的比值α/b越大,k值越大。當(dāng)長軸與短軸之比大于2.5時(shí),頭部容易發(fā)生周向失穩(wěn),因此α/b控制在2.6。標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的長軸與短軸之比為2,使用最廣泛,K=1。
②封頭壁厚可根據(jù)容器內(nèi)徑或外徑計(jì)算。
③封頭厚度的計(jì)算既要滿足強(qiáng)度,又要滿足穩(wěn)定性要求。對于α/b小于或等于2的橢圓形封頭,有效厚度不得小于0.15%Di,對于α/b >: 2的橢圓形封頭,有效厚度不得小于0.30%Di。
3.碟形頭
將頭部球形部分球殼的計(jì)算公式乘以形狀系數(shù)m,對計(jì)算公式進(jìn)行修正,Ri/r越大,頭部表面不連續(xù)處的局部應(yīng)力越突出,形狀系數(shù)m越大。因此,過渡角的內(nèi)徑應(yīng)限制在r >:= 10% di范圍內(nèi)。
②封頭壁厚可根據(jù)容器內(nèi)徑或外徑計(jì)算。
③封頭厚度的計(jì)算既要滿足強(qiáng)度,又要滿足穩(wěn)定性要求。對于m : 1.34盤頭,其有效厚度不得小于0.30%Di。
4.球冠頭
①計(jì)算公式基于圓柱體公式。用系數(shù)Q修正了邊界效應(yīng)引起的局部薄膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力對球冠封頭與筒體連接處的影響,對于不同的壓縮條件,從不同的圖中找出Q值。
②對于大直徑球冠頭,可以考慮頭部中間球面區(qū)域的厚度與端部加強(qiáng)段的厚度不同,頭部加強(qiáng)段的長度應(yīng)不小于。球冠與筒體連接處的丁字接頭必須具有全斷面貫穿結(jié)構(gòu)。
5.錐形封頭
由于結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性,接頭會(huì)產(chǎn)生較大的局部應(yīng)力。當(dāng)錐殼的半頂角α小于或等于30度時(shí),彎曲應(yīng)力較小,可以采用無翻邊的錐頭,當(dāng)α>:30度時(shí),錐殼的大端應(yīng)采用折疊結(jié)構(gòu),當(dāng)α>:45度時(shí),錐殼的小端也應(yīng)采用帶折疊邊的過渡結(jié)構(gòu)。
②圓錐殼厚度的計(jì)算公式為等效圓柱公式。大小端配筋截面也采用圓柱體計(jì)算公式,通過乘以應(yīng)力增量系數(shù)q進(jìn)行修正;對于有折邊的圓頭,大端可按等效盤頭計(jì)算。
6.偏心圓錐殼
偏心圓錐殼可視為圓錐殼。在內(nèi)壓作用下,當(dāng)錐殼的半頂角α小于或等于30度時(shí),根據(jù)鍍頭計(jì)算偏心錐殼的厚度,根據(jù)偏心錐殼與圓柱體的兩個(gè)夾角的較大值選擇錐殼的半頂角α。在外壓作用下,當(dāng)錐殼的半頂角α小于或等于60度時(shí),應(yīng)根據(jù)錐殼在外壓下的穩(wěn)定性來校核錐殼的厚度,并分別按兩個(gè)半頂角進(jìn)行校核。
7.平蓋
平蓋周圍的支承條件用系數(shù)K表示,K值越小,平蓋周圍越接近固定支承條件,反之則為簡支條件。
8.凸緣凸頭
計(jì)算內(nèi)容分為封頭厚度計(jì)算和法蘭厚度計(jì)算兩部分,有四種形式。其中,浮頭式換熱器通常采用法蘭球形封頭。
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