簡述錐形封頭設計計算方法

　　前言：

　　錐形封頭 應用于許多化工設備(如蒸發器、噴霧干燥器、結晶器及沉降器等)的底蓋，它的優點是便于收集與卸除這些設備中的固體物料。此外，有一些塔設備上、下部分的直徑不等，也常用錐形殼體將直徑不等的兩段塔體連接起來，這時的圓錐形殼體稱為變徑段。

　　錐形封頭的結構如下圖所示。對應于無折邊和折邊封頭，有下面兩種不同的設計計算方法。

　　㈠ 無折邊錐形封頭或錐形筒體

　　無折邊錐形封頭或錐形筒體適用于錐體半頂角a≤30°。

　　1. 錐體大端

　　錐體大端與圓筒連接時，應按以下步驟確定連接處錐殼大端的厚度：

　　a. 以p/([s]tj)與半頂角a的值，查確定錐殼大端連接處的加強圖：當其交點位于曲線之上方時，不必局部加強;當其交點位于曲線下方時，則需要局部加強。

　　b. 無需加強時，錐體大端壁厚按式(4-36)計算。

　　(4-36)

　　c. 需要增加厚度予以加強時，則應在錐殼與圓筒之間設置加強段，錐殼和圓筒加強段厚度須相同，加強段計算壁厚按式(4-37)計算。

　　(4-37)

　　式中 Q-應力增值系數，與p/([s]tj)與a值有關，由錐殼大端連接處的Q值圖查出，中間值用內插法。加強區長度，錐殼加強段的長度L1不應小于;圓筒加強段的長度L不應小于。

　　2. 錐體小端

　　錐體小端與圓筒連接時，小端錐壁厚設計：以p/([s]tj)與半頂角a的值，查確定錐殼小端連接處的加強圖，當其交點位于曲線之上方時，不必局部加強。計算壁厚d的計算同大端。當其交點位于圖中曲線下方時，則需要局部加強。其計算壁厚的公式為

　　(4-38)

　　式中 Dis-錐體小端內直徑，mm; Q-應力增值系數，由確定錐殼小端連接處的Q值圖查出。 在任何情況下，加強段的厚度不得小于相連接的錐殼厚度。錐殼加強段的長度L1不應小于;圓筒加強段的長度L不應小于。

　　3.無折邊錐殼的厚度

　　當無折邊錐殼的大端或小端，或大、下端同時具有加強段時，應分別按式(4-32)、(4-33)、(4-34)分別確定錐殼各部分厚度。若整個錐形封頭采用同一厚度時，應取上述各部分厚度中的 值作為封頭的厚度。

　　㈡ 折邊錐形封頭或錐形筒體

　　采用帶折邊錐體作封頭或變徑段可以降低轉角處的應力集中。根據半頂角的大小，分為三種情況：

　　當錐體大端的半頂角a>30°時，應采用帶過渡段的折邊結構。否則應按應力分析的方法進行設計。

　　對于錐體小端，當半頂角a>45°時，須采用帶折邊的錐形封頭。大端折邊錐殼過渡段轉角半徑r應不小于封頭大端內徑Di的10%，小端折邊過渡段轉角半徑rs應不小于封頭小端內徑Dis的5%，且均不小于錐體厚度的3倍。

　　當錐殼半頂角a>60°時，其厚度可按平蓋計算，也可按應力分析的方法進行設計。

　　1.錐殼大端

　　帶折邊錐形封頭大端的壁厚，按過渡段與相接處錐體兩部分分別計算。當整個帶折邊錐形封頭采用同一厚度時，應取下述二式計算結果中的較大值。

　　a. 過渡段的計算壁厚

　　(4-39)

　　式中 K-系數，查表4-12。

　　b. 與過渡段相接處的錐殼厚度

　　(4-40)

　　式中 f-系數，，其值列于表4-13。

　　2.錐殼小端

　　錐形封頭當錐殼半頂角a≤45°時，若采用小端無折邊時，其小端厚度按前述錐體小端厚度計算;如需采用小端有折邊時，其小端過渡段厚度按(4-39)式確定，式中Q值由確定錐殼小端連接處的Q值圖查取。

　　當錐殼半頂角a>45°，小端過渡區厚度仍按(4-39)式確定，但式中Q值由錐殼小端帶過渡段連接的Q值圖查取。與過渡段相接的錐殼和圓筒的加強段厚度應與過渡段厚度相同。錐形封頭錐殼加強段的長度L1不應小于;圓筒加強段的長度L不應小于。在任何情況下，加強段的厚度不得小于與其連接處的錐殼厚度。

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