封头及筒体几何的计算
封头及筒体几何的计算
一、封头几何形状计算
1、封头的几何形状一般为箱式封头，所以可以用箱体的几何表示，即：
\[L=L_1+2(D_1-2t)+2(D_2-D_1-2t)\]
其中：
L—封头总长度；
L1—箱体横梁总长度；
D1—箱体上横梁内径；
D2—箱体下横梁内径；
t—横梁厚度。
2、横梁两端与箱体侧壁的板厚度也应当考虑其工艺条件及强度要求。
在给定横梁大小时，可由如下式子确定板厚度：
\[t_1=\frac{P_0}{2[\sigma_y(D_2-D_1)+\sigma_T(2L_1+2(D_2-
D_1)]}\]
其中：
t1—横梁两端与箱体侧壁的板厚度；
P0—封头的许用压力；
σy—横梁的许用应力；
σT—箱体侧壁的许用应力。
二、筒体几何形状计算
1、筒体半径R的设计一般用等强度原理，即尽量使其壁厚t满足强度的要求：
\[t=\frac{P}{\pi\sigma}\]
其中：
P—均布内压的许用值；
σ—筒体壁材料的许用应力。
2、筒体长度L的设计可以由以下公式求出：
\[L=\frac{V+V_c}{\pi R^2}+\tau\]
其中：
V—容积；
Vc—筒体内装件的容积，即筒体装载物的容积；
τ—加长量，一般为1m。
3、连接管的几何设计有有不同的方式和办法，这里以两管对接的例子，由以下公式计算：
\[L=2[(R_1+R_2+2t_1)sin\alpha+2t_2+\varepsilon]\]
其中：
L—连接管总长度；
R1,R2—两管半径；。
封头的计算方法
1在知道体积数据的情况下，求椭圆封头的直径？常用椭圆形封头，参见JBT4746-2002《钢制压力容器用封头》根据祖恒原理：V椭=4πabc/3，标准椭圆封头：a=D/2，b=D/2，c=D/4，所以V标椭封头＝（1/12）×3.14×D^3×1/2+直边体积=（1/24）×3.14×D^3+直边体积，例如DN1000标准椭圆封头，直边高度25，体积0.151立方米。
在AUTOCAD中画一个平面的1/2的椭圆，然后旋转成三维的，然后用massprop命令一测量就晓得体积了，不用计算的。
以内径为基准的椭圆封头（EHA）V=3.1416Xr^2(2/3 h1+h)其中：r=Di/2（Di：封头内径）h1=H-h（H:椭圆封头的总深度，h：椭圆封头直边高度）这是封头标准JB/T 4746-2002上用于计算封头的容积的一个公式设卧式储罐内部为椭圆柱，椭圆的两半轴为a（宽度方向），b（高度方向），长度为L，内部介质的高度为h，则内部介质体积V1的计算公式与h的关系推导如下：V1=2L∫(b-h,b)√(b^2-x^2)dx=(2aL/b)[(x/2)√(b^2-x^2)+(b^2/2)arcsin(x/b)]| (b-h,b)=(2aL/b)[πb^2/4-(b-h)√(2bh-h^2)/2-(b^2/2)arcsin(1-h/b)]以上计算是假设卧式储罐为平封头时的情况，当卧式储罐带有两个半椭球封头时，内部介质体积计算公式需要修正：设椭球封头的三个半轴为a（宽度方向），b（高度方向），c（长度方向），内部介质的高度为h，则椭球封头处内部介质体积V2的计算公式与h的关系推导如下：V2=4∫(b-h,b)∫(0,a√(1-x^2/b^2))c√(1-x^2/b^2-y^2/a^2)dydx=(4c/a)∫(b-h,b)∫(0,a√(1-x^2/b^2))√(a^2-a^2x^2/b^2-y^2)dydx=(4c/a)∫(b-h,b)y√(a^2-a^2x^2/b^2-y^2)/2+ arcsin(y/√(a^2-a^2x^2/b^2 ))(a^2-a^2x^2/b^2)/2 |(0,a√(1-x^2/b^2))dx=(4c/a)∫(b-h,b)π(a^2-a^2x^2/b^2)/4dx=πac∫(b-h,b) (1- x^2/b^2) dx=(πac/3)(3x- x^3/b^2)| (b-h,b)=(πac/3)[3h-b+(b-h)^3/b^2)]故在有两个半椭球封头时，内部介质体积V的计算公式与h的关系如下：V=V1+V2=(2aL/b)[πb^2/4-(b-h)√(2bh-h^2)/2-(b^2/2)arcsin(1-h/b)]+(πac/3)[3h-b+(b-h)^3/b^2)]有个经验算式：0.785*直径的平方*罐长=体积，封头大约是直径的四分之一这是从老法师那贿赂过来的哦。
封头计算方法
封头介绍及相关计算 椭圆封头又名为椭圆形封头、椭圆封头即为由旋转椭圆球面和圆筒形直段两部分组成的封头。
其作用：1、 管道到头了，不准备现延伸了，就用封头焊到管子上，做为一个末端来使用。
2、 用在压力容器上，上下各有一个封头，中间是一个直管段，做为压力容器的罐子用旋转椭圆球面母线的长、短轴之比为2.0的椭圆形封头，习惯上称为标准椭圆形封头。
椭圆封头的力学性能仅次于半球封头，但优于碟形封头。
由于椭圆封头的深度介于半球形和碟形封头之间，对冲压设备及模具的要求、制造难度亦介于两者之间，即比半球封头容易，比碟形封头困难。
近年来由于采用旋压制造工艺，为制造大直径椭圆形封头带来了方便。
椭圆封头因综合性能较好，被广泛用于中低压容器。
直边段的作用是避免封头和筒体的连接焊缝处出现经向曲率半径突变，以改善焊缝的受力状况。
由于封头的椭球部分经线曲率变化平滑连续，故应力分布比较均匀，且椭圆形封头深度较半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中、低压容器中应用较多的封头之一。
根据应力分析，承受内压的标准椭圆形封头在过渡转角区存在着较高的周向压应力，这样内压椭圆形封头虽然满足强度要求，但仍有可能发生周向皱褶而导致局部屈曲失效GB150规定标准椭圆形封头的有效厚度应不小于封头内直径的0.15%，非标准椭圆形封头的有效厚度应不小于0.30%封头厂对于椭圆形封头体积计算举例封头厂，举例如下： abc V π34=椭圆，标准椭圆封头：a=D/2，b=D/2，c=D/4，所以V 标椭封头＝（1/12）×3.14×D^3×1/2+直边体积=（1/24）×3.14×D^3+直边体积，例如DN1000标准椭圆封头，直边高度25，体积0.151立方米。
（封头厂椭圆封头）附。
封头计算方法范文
封头计算方法范文封头是一种常见的管道连接部件，用于连接不同直径或不同规格的管道，实现管道的连接和转向。
封头的形状和尺寸根据具体的应用需求而定，在工业领域有广泛的应用。
封头计算是确定封头尺寸和厚度的过程，它涉及到材料力学性能分析和工程力学的运用。
下面将详细介绍封头计算的方法。
首先，确定封头的形状和类型。
封头的形状有很多种，例如平板封头、凸面封头、球冠封头、扁平封头等。
不同形状的封头对应不同的应力分布，因此需要根据具体的工程要求来选择适合的封头形状。
其次，根据工程要求和使用条件确定封头的材料。
封头常用的材料有碳钢、不锈钢、铝合金等。
不同的材料具有不同的物理力学性能，因此需要选择合适的材料来满足工程要求。
然后，进行封头受力分析。
封头在使用过程中会受到内压、外压和温度等多种力的作用。
通过受力分析，可以确定封头的最大应力和应变，从而确定封头的厚度。
接下来，计算封头的最大应力和应变。
根据封头的几何形状和受力情况，可以通过工程力学的方法计算出封头的应力和应变分布。
在计算过程中需要考虑材料的弹性模量、泊松比等参数。
最后，根据应力和应变的计算结果，确定封头的厚度。
封头的厚度需要满足强度和刚度的要求，通过对应力和应变的分析，可以确定封头的最小厚度。
除了以上的基本计算方法，实际的封头计算还需要考虑一些特殊因素，如焊缝强度的计算、腐蚀和磨损的影响等。
在进行封头计算时，需要综合考虑这些因素，确保封头的安全可靠性。
总结起来，封头计算是一项复杂的工程计算工作，它需要综合运用材料力学和工程力学的知识，结合具体的工程要求和使用条件进行分析和计算。
只有通过科学合理的计算方法，才能确保封头的设计和使用符合工程要求，并且具有良好的安全性和可靠性。
标准椭圆形封头体积
标准椭圆形封头体积
椭圆形封头是一种常见的压力容器头部形状，其体积计算对于压力容器的设计
和制造具有重要意义。
在工程实践中，我们经常需要计算椭圆形封头的体积，以便合理设计压力容器的尺寸和容积。
本文将介绍如何计算标准椭圆形封头的体积，以及相关的公式推导和实际应用。
首先，我们来看一下标准椭圆形封头的几何特征。
椭圆形封头由两个椭圆形部
分组成，其中一个椭圆形部分是一个完整的椭圆，而另一个椭圆形部分则是由一个椭圆形和一个矩形组成。
在实际计算中，我们通常使用椭圆形的长轴和短轴来描述椭圆形封头的几何形状。
接下来，我们将介绍如何计算标准椭圆形封头的体积。
标准椭圆形封头的体积
计算公式为：
V = 2/3 π a^2 b。
其中，V表示椭圆形封头的体积，π表示圆周率，a表示椭圆形封头的长轴长度，b表示椭圆形封头的短轴长度。
在实际计算中，我们可以根据椭圆形封头的长轴和短轴长度，利用上述公式来
计算其体积。
需要注意的是，椭圆形封头的长轴和短轴长度通常是以毫米或英寸为单位的，因此在计算时需要注意单位的转换。
除了使用上述公式来计算标准椭圆形封头的体积之外，我们还可以通过实际测
量来获得更精确的体积数值。
在实际工程中，通常会使用测量仪器来获取椭圆形封头的几何尺寸，然后根据这些尺寸来计算其体积。
总之，标准椭圆形封头的体积计算对于压力容器的设计和制造具有重要意义。
通过本文的介绍，相信读者对于如何计算标准椭圆形封头的体积有了更清晰的认识，这对于工程实践具有一定的指导意义。
希望本文能够对读者有所帮助，谢谢阅读。
内压圆筒封头的设计
该容器的最大安全使用压力为14.2 Mpa。
表4-15平板封头系数K
以上两种情况的壁厚计算公式形式 相同，惟系数不同。由于实际上平板封 头的边缘支撑情况很难确定，它不属于 纯刚性固定也不属于纯简支的情况，往 往是介于这两种情况之间，即系数在 0.188~0.13之间.
对于平板封头的设计，在有关化工 容器设计规定中，利用一个结构特征系 数K，将平板封头厚度的设计公式归纳为：
Ri=0.7~1.0Di
球冠形封头的设计
当承受内压时，在 球冠形封头内将产生 拉应力，但次应力并 不大，然而在封头与 筒壁联接处，却存在 着很大的局部边缘应 力，因此，在确定球 冠形封头的壁厚时， 重点应放在上述这些 局部应力上。
受内压球冠形封头的计算壁厚按下式计 算：
S
QPcDi
2 t Pc
边缘（图3-25），其值由下式计算：
max
3 4
P
R S
2
3 16
P
D S
2
0.188P
D S
2
（3-33）
对于周边简支受均布载荷的圆平板
其最大应力产生在圆板的中心，且此 时此处的径向弯曲应力与切向弯曲应力
相等（图3-26），其值由下式计算：
max
33
m
8
P
R S
2
当取0.3时
（３）若用标准碟形封头,其壁厚按4-2４计算
S
1.2PcDi
2 t 0.5Pc
1.2 2.2 600 21701.0 0.5 2.2
4.67(mm)
Sd S C2 4.67 1.0 5.67(mm)
Sd C1 5.67 0.25 5.92(mm)
钢制储罐和玻璃钢储罐几何参数计算
储罐内径 直段高度 储罐总高 储罐容积 封头面积 筒段面积 封底面积 罐全面积 封头厚度 封底厚度 筒体厚度 罐体重量 锥顶高度 锥底夹角 储罐半径 母线长度 有效容积 锥顶容积
V,D,h D= H= H0= V= S封= S筒= S底= S全= t封头= t封底= t筒= W= h= α = R= l= V有= V锥= V,D,α D= H= H0= V= S封= S筒= S底= S全= t封头= t封底= t筒= W= h= α = R= l= V有= V锥=
立式玻璃钢平底平盖储罐参数计算表
已知 储罐内径 直段高度 储罐容积 筒段面积 罐顶面积 罐底面积 罐全面积 罐顶厚度 罐底厚度 筒体厚度 罐体重量 H,D D= H= V全= S筒= S顶= S底= S全= t罐顶= t罐底= t筒= W= 3.6 1.964876 20.00000128 22.22222365 10.17876002 10.17876002 42.57974369 13 16 15.8 1195.646072 m m m3 ㎡ ㎡ ㎡ mm mm mm Kg 已知 储罐内径 直段高度 储罐容积 筒段面积 罐顶面积 罐底面积 罐全面积 罐顶厚度 罐底厚度 筒体厚度 罐体重量 V,D D= H= V= S筒= S封= S底= S全= t罐顶= t罐底= t筒= W=
3.6 1.964875874 2.764875874 22.71433601 11.13879556 22.22222222 10.17876002 43.53977781 8 8 8 644.3887116 0.8 23.96248897 1.8 1.96977156 20 2.714336006
计算表
3.6 1.964876 20 22.22222 10.17876 10.17876 42.57974 13 16 15.8 5073.417 m m m3 ㎡ ㎡ ㎡ ㎡ mm mm mm Kg
常用容器容积及封头下料计算公式
常用容器圆筒体及封头几何容积、下料计算公式1. 圆柱体容积:V=H Di 22⎟⎠⎞⎜⎝⎛π=; H R 2π2. 椭圆形封头容积:V 封=⎟⎠⎞⎜⎝⎛+6Di 4Di h π; 3. 半球形封头容积:V 封=312Di π=332R π; 4. 搅拌容器(椭圆底)容积:V 容=⎟⎠⎞⎜⎝⎛++642Di h H Di π=⎟⎠⎞⎜⎝⎛++67854.02Di h H Di ; (搅拌容积指筒体与下底的容积之和。
搅拌容积与公称容积V N 的允许偏差为公称容积值的0～+16%)。
5. 储存容器(椭圆盖、底)全容积:V 全=⎟⎠⎞⎜⎝⎛++3242Di h H Di π=⎟⎠⎞⎜⎝⎛++327854.02Di h H Di ; (全容器指筒体与上、下底的容积之和。
全容积与公称容积的允许偏差为公称容积值的±3%)。
注: 以上式中代号:V—圆柱体容积(m 3);V 封—封头容积(m 3);V N —公称容积(m 3);V 全—容器全容积(m 3); Di—容器内直径(m);H—圆筒体高度(m);R—筒体(或封头)内半径(m);h—封头直边高度(m);π—圆周率3.1415926…;1. 标准椭圆形封头下料直径:D 0=; ))((4)(38.12δ++++h S Di S Di2. 标准椭圆形封头下料直径简式:Ｄ0=202)2(15.1+++h S Di ;3. 标准椭圆形封头下料直径简式:D 0=δ++h Di 22.1;4. 半球形封头下料直径:D 0=)(422δ++h Di Di ;5. 半球形封头下料直径简式:D 0=δ++h Di 242.1;注:以上式中代号:D 0—封头下料直径(㎜); Di—容器内直径(㎜);H—筒体高度(㎜);h—封头直边高度(㎜);S—封头板厚度(㎜);δ—封头边缘加工余量㎜(一般取封头厚度S);S＜10时,h=25㎜;10≤S≤18时,h=40㎜;S≥20时,h=50㎜。
化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计
二、影响临界压力的因素
• 2. 筒体材料性能的影响
– 筒体的临界压力与材料的强度没有直接关系。材料的弹性模量E和泊松比 μ值越大，抵抗变形的能力就越强，因而其临界压力也就越高。
– 【注意】钢材的E和μ值相差不大，选用高强度钢代替一般碳钢制造外压 容器，不能提高筒体的临界压力。
• 3. 筒体椭圆度和材料不均匀
许用外压校核
[ ]压t －材料设计温度的许用压应力，可取 [ ]压t =σs/4；
2020/3/30
五、临界长度
• 1. 长、短圆筒的临界长度
• 刚性圆筒不会失稳破坏，只需进行强度校验。其强度 校验公式与计算内压圆筒的公式一样。
3
2. 5
2.2tE D Se0 2.5t9D L E 0D Se0
Lcr 1.17D0
2020/3/30
二、外压圆筒壁厚设计的图算法
• 1. 算图的由来
• 垂直线段（对应长圆筒） 与倾斜直线（短圆筒）。 曲线的转折点所表示的长 度是该圆筒的长、短圆筒 临界长度。
• 利用这组曲线，可以迅速 找出一个尺寸已知的外压 圆筒失稳时筒壁环向应变
是多少。
• 一个尺寸已知的外压圆筒 ，当它失稳时，其临界压 力是多少？为保证安全操 作，其允许的工作外压又 是多少？ 2020/3/30
2020/3/30
【说明】不同的材料有不同的比例极限 和屈服点，所以有一系列的A－B图。
二、外压圆筒壁厚设计的图算法
• 2. 外压圆筒和管子壁厚的图算法
– ⑴ 对D0/Se≥20（薄壁）的圆筒和管子 • ① 假设Sn，令Se=Sn-C，而后定出比值L/D0和D0/Se； • ② 在图11－3的左方找到L/D0值，过此点沿水平方向右移 与D0/Se线相交（遇中间值用内插法），若L/D0＞50，则 用L/D0=50查图，若L/D0＜0.05，则用L/D0=0.05查图； • ③ 过此交点沿垂直方向下移，在图的下方得到系数A；
7-4封头的设计
椭圆形和碟形封头的容积和表面积基本相同，
可以认为近似相等。
37
2、力学方面
半球形封头的应力分布最好 椭圆形封头应力情况第二 碟形封头在力学上的最大缺点在于其具有较小的折 边半径r 平板受力情况最差
3、制造及材料消耗方面
封头愈深，直径和厚度愈大，制造愈困难
38
思考题：
1、常用封头形式有哪些种？各有 什么特点？
第四节 封头的设计
封头又称端盖，其分类
一、椭圆形封头
半椭球和高度为 h的短圆筒(通 称直边)两部分 构成， 直边保证封头制 造质量和避免 边缘应力作用。
㈠受内压的椭圆形封头 计算厚度
KpD 2
i
t
0 .5 p
K-椭圆形封头形状系数，
Di 1 K 2 2h 6 i
碳素钢、普低钢、 不锈钢、耐酸钢 复合钢板 10～ 3～ 10～ ≥20 ≥20 4～8 18 9 18 25 40 50 25 40 50
㈡受外压（凸面受压）椭圆形封头 外压椭圆形封头厚度设计步骤同外 压圆筒。
a.假设n,计算e＝n-C,算出R0/ e 。 椭圆形封头当量球壳外半径 R0=K1 D0。 K1 由长短轴比值决定， 标准椭圆形封头K1 =0.9 0 . 125 B b. 计算系数 A [ p]
平板封头结构简单，制造方便， 在压力不高，直径较小的容器 中采用。承压设备人孔、手孔 以及在操作时需要用盲板封闭 的地方，才用平板盖。 高压容器平板封头用得较为普 遍。
P Dc
Kp
t
平盖系数K查表4-14
例题4-4：确定例题4-2精馏塔封头 型式与尺寸。该塔Di=600mm； 设计压力p＝2.2MPa；工作温度t ＝-3～-20℃，n=7mm。
封头的计算方法
1在知道体积数据的情况下，求椭圆封头的直径？常用椭圆形封头，参见JBT4746-2002《钢制压力容器用封头》根据祖恒原理：V椭=4πabc/3，标准椭圆封头：a=D/2，b=D/2，c=D/4，所以V标椭封头＝（1/12）×3.14×D^3×1/2+直边体积=（1/24）×3.14×D^3+直边体积，例如DN1000标准椭圆封头，直边高度25，体积0.151立方米。
在AUTOCAD中画一个平面的1/2的椭圆，然后旋转成三维的，然后用massprop命令一测量就晓得体积了，不用计算的。
以内径为基准的椭圆封头（EHA）V=3.1416Xr^2(2/3 h1+h)其中：r=Di/2（Di：封头内径）h1=H-h（H:椭圆封头的总深度，h：椭圆封头直边高度）这是封头标准JB/T 4746-2002上用于计算封头的容积的一个公式设卧式储罐内部为椭圆柱，椭圆的两半轴为a（宽度方向），b（高度方向），长度为L，内部介质的高度为h，则内部介质体积V1的计算公式与h的关系推导如下：V1=2L∫(b-h,b)√(b^2-x^2)dx=(2aL/b)[(x/2)√(b^2-x^2)+(b^2/2)arcsin(x/b)]| (b-h,b)=(2aL/b)[πb^2/4-(b-h)√(2bh-h^2)/2-(b^2/2)arcsin(1-h/b)]以上计算是假设卧式储罐为平封头时的情况，当卧式储罐带有两个半椭球封头时，内部介质体积计算公式需要修正：设椭球封头的三个半轴为a（宽度方向），b（高度方向），c（长度方向），内部介质的高度为h，则椭球封头处内部介质体积V2的计算公式与h的关系推导如下：V2=4∫(b-h,b)∫(0,a√(1-x^2/b^2))c√(1-x^2/b^2-y^2/a^2)dydx=(4c/a)∫(b-h,b)∫(0,a√(1-x^2/b^2))√(a^2-a^2x^2/b^2-y^2)dydx=(4c/a)∫(b-h,b)y√(a^2-a^2x^2/b^2-y^2)/2+ arcsin(y/√(a^2-a^2x^2/b^2 ))(a^2-a^2x^2/b^2)/2 |(0,a√(1-x^2/b^2))dx=(4c/a)∫(b-h,b)π(a^2-a^2x^2/b^2)/4dx=πac∫(b-h,b) (1- x^2/b^2) dx=(πac/3)(3x- x^3/b^2)| (b-h,b)=(πac/3)[3h-b+(b-h)^3/b^2)]故在有两个半椭球封头时，内部介质体积V的计算公式与h的关系如下：V=V1+V2=(2aL/b)[πb^2/4-(b-h)√(2bh-h^2)/2-(b^2/2)arcsin(1-h/b)]+(πac/3)[3h-b+(b-h)^3/b^2)]有个经验算式：0.785*直径的平方*罐长=体积，封头大约是直径的四分之一这是从老法师那贿赂过来的哦。