标准椭圆形封头的几何形状

标准椭圆形封头的几何形状、尺寸和质量

（1）封头的几何形状

形成这种封头的母线是由1/4椭圆线和一条平行于回转轴的短直线光滑连接而成，因而这种封头是由半个椭球和一个高度为h0的圆柱形短节（称它为封头的直边部分）构成。

标准椭圆形封头的曲面深度h1与封头公称直径之比为1比4。直边高度按封头的公称直径推荐两种尺寸：当封头公称直径DN小于、等于2000mm时，h0=25mm；当封头公称直径DN大于2000mm时，h0=40mm。

（2）封头几何量与质量的计算公式

椭圆形封头的几何量与质量的计算公式与四个参数有关，即：长轴半径a，短轴半径b，直边高度h0和钢板厚度δP，其计算式列于下表1：

表1 椭圆形封头的几何量与质量的通用计算公式 坯料直径 1ab21ab4D0ab12h0 24ab64ab坯料质量 G042D0Pr103 内中或外表面积 2ab2a2b2aFaln2h0 22bab2Va2bh0 3GFPr103 3容积 质量 注：1.式中长度单位一律用m，钢板密度单位为kg/m。

2.根据需要a、b可按封头内径，中径或外径取值。

3.对于以内径为公称直径的标准椭圆形封头，其有关计算公式列下表2。

根据表1所列公式，对于任何a、b值的椭圆形封头均可算出其有关各几何量及质量的数值。

表2 标准椭圆形封头的几何量与质量计算公式 项 目 坯料直径 D0 坯料质量 G0 内表面积 Fi 容积 V 封头质量 G 计 算 公 式 D01.211DiP2h0 G06.1651.211DiP2h0P103 2Fi1.084Di2Dih0 V0.1309Di20.785Di2h0 G8.51DiP24.7DiPh0P103 2注：1.以上各式均按a=0.5Di,b=0.25 Di,按表2通用计算公式导出。

2.封头质量公式应按封头中面计算，表中G式曲面部分是按封头外表面计算的。

对于以内径为公称直径的封头，其中的Fi和V，可用a=0.5Di和b=0.25Di,代入表1中各式，但对D0、G0和G应以中面为基础，为了计算公式简单，表2中的D0、G0，G式均以外表面作为计算基础（直边部分除外），且作了不影响工程上允许精确度的简化。

对于以外径为公称直径的封头，表1中的F和V应该用a=0.5DH－δP和b=0.25DH－δP代入，对于G应先算出封头中面面积，这时a=0.5DH－0.5δP，b=0.25DH－0.5δP。如果将上述值代入表2有关公式后，得到的计算公式较为繁琐，所以不再给出。

（3）数据表

根据JB/T4746—2002《钢制压力容器用封头》的规定，以内径为基准的标准椭圆形封头形式代号为EHA，以外径为基准的椭圆形封头形式代号为EHB，这两种封头的内表面积、容积和质量分别列于表3、表4、表5中。

表3 EHA椭圆形封头内表面积、容积（JB/T4746—2002）

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 公称直径 总深度 DN/mm 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 H/mm 100 113 125 138 150 163 175 188 200 213 225 238 250 263 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 565 590 内表面积 A/m 0.1211 0.1603 0.2049 0.2548 0.3103 0.3711 0.4347 0.5090 0.5861 0.6686 0.7566 0.8499 0.9487 1.0529 1.1625 1.3980 1.6552 1.9340 2.2346 2.5568 2.9007 3.2662 3.6535 4.0624 4.4930 5.0443 5.5229 2容积 V/m 0.0053 0.0080 0.0115 0.0159 0.0213 0.0277 0.0353 0.0442 0.0545 0.0663 0.0796 0.0946 0.1113 0.1300 0.1505 0.1980 0.2545 0.3208 0.3977 0.4860 0.5864 0.6999 0.8270 0.9687 1.1257 1.3508 1.5459 3序号 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 公称直径 DN/mm 2900 3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 总深度 H/mm 765 790 815 840 865 890 915 940 965 990 1015 1040 1065 1090 1115 1140 1165 1190 1215 1240 1265 1290 1315 1340 1365 1390 1415 内表面积 容积 A/m 9.4807 10.1329 10.8067 11.5021 12.2193 12.9581 13.7186 14.5008 15.3047 16.1303 16.9775 17.8464 18.7370 19.6493 20.5832 21.5389 22.5162 23.5152 24.5359 25.5782 26.6422 27.7280 28.8353 29.9644 31.1152 32.2876 33.4817 2V/m 3.4567 3.8170 4.2015 4.6110 5.0463 5.5080 5.9972 6.5144 7.0605 7.6364 8.2427 8.8802 9.5498 10.2523 10.9883 11.7588 12.5644 13.4060 14.2844 15.2003 16.1545 17.1479 18.1811 19.2550 20.3704 21.5281 22.7288 3

28 29 30 31 32 33 2300 2400 2500 2600 2700 2800 615 640 665 690 715 740 6.0233 6.5453 7.0891 7.6545 8.2415 8.8503 1.7588 1.9905 2.2417 2.5131 2.8055 3.1198 61 62 63 64 65 —

5600 5700 5800 5900 6000 — 1440 1465 1490 1515 1540 — 34.6975 35.9350 37.1941 38.4750 39.7775 — 23.9733 25.2624 26.5969 27.9776 29.4053 — 表4 EHA椭圆形封头质量（JB/T4746—2002）/kg

公称直径 序号 DN/mm 2 1 封头名义壁厚δn/mm 3 4 5 6 8 7.8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 300 1.9 2.3.8 4.8 5.8 8 2 350 2.5 3.7 5.0 6.3 7.6 10.3 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 4.8 6.4 8.0 9.7 13.1 16.5 20.0 23.6 5.9 7.9 10.0 12.0 16.2 20.4 24.8 29.2 7.2 9.6 12.1 14.6 19.6 24.7 30.0 35.3 40.7 46.2 51.8 8.6 11.5 14.4 17.4 23.4 29.5 35.7 41.9 48.3 54.8 61.4 10.1 13.5 17.0 20.4 27.5 34.6 41.8 49.2 56.7 64.2 71.9 11.7 15.7 19.7 23.8 31.9 40.2 48.5 57.0 65.6 74.4 83.2 13.5 18.1 22.7 27.3 36.6 46.1 55.7 65.4 75.3 85.2 95.3 15.4 20.6 25.8 31.1 41.7 52.5 63.4 74.4 85.6 96.8 108.3 23.3 29.2 35.1 47.1 59.3 71.5 83.9 96.5 109.2 122.0 135.0148.2 161.41 74.9 26.1 32.8 39.4 52.9 66.5 80.2 94.1 108.1 122.3 136.6 151.1 165.8 180.61 95.5 29.2 36.5 44.0 58.9 74.1 89.3 104.8 120.4 136.1 152.0 168.11 84.4 200.82 17.3 32.3 40.5 48.8 65.3 82.1 99.0 116.1 133.3 150.7 168.3 186.02 03.9 222.0 2 40.3 35.7 44.7 53.8 72.1 90.5 109.1 127.9 146.9 166.0 185.3 204.8 224.5 244.4 264.4 53.7 64.6 86.5 108.6 130.9 153.31 76.0 198.9 221.9 245.2 268.6 292.2 316.1 340.13 64.3 63.5 76.4 102.2 128.3 154.6 181.1 207.8 234.7 261.8 289.1 316.6 344.4 372.3 400.5 428.9 89.2 119.3 149.7 180.3 211.1 242.2 273.4 304.9 336.7 368.6 400.8 433.2 465.9 498.7 102.9 137.7 172.7 208.0 243.5 279.2 315.2 351.4 387.9 424.6 461.5 498.7 536.25 573.8 117.7 157.4 197.4 237.6 278.1 318.9 359.9 401.1 442.7 484.4 526.55 68.8 611.4 654.2 133.4 178.4 223.7 269.2 315.0 361.1 407.5 454.1 501.1 548.3 595.7 643.5 691.5 739.8 注：DN1700以上（至DN6000）的数据没有摘引。

表5 EHB椭圆形封头内表面积、容积、质量 序号 1 2 3 4 5 219 80 159 65 公称直径 DN/mm 总高度 H/mm 名义厚度 δn/mm 4 5 6 8 5 内表面积 A/m 0.0361 0.0351 0.0342 0.0324 0.0629 2容积 V/m 0.0009 0.0008 0.0008 0.0007 0.0020 3质量 m/kg 1.1623 1.4342 1.6988 2.2066 2.5205

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 426 132 377 119 325 106 273 93 6 8 6 8 10 12 6 8 10 12 8 10 12 14 8 10 12 14 0.0616 0.0592 0.0930 0.0900 0.0871 0.0842 0.1292 0.1256 0.1222 0.1188 0.1671 0.1631 0.1592 0.1553 0.2116 0.2071 0.2026 0.1982 0.0019 0.0018 0.0036 0.0034 0.0032 0.0030 0.0058 0.0055 0.0053 0.0051 0.0084 0.0081 0.0078 0.0075 0.0120 0.0116 0.0112 0.0108 2.9950 3.9152 4.4653 5.8577 7.2035 8.5035 6.1529 8.0908 9.9735 11.8018 10.6795 13.1881 15.6336 18.0170 13.4444 16.6240 19.7326 22.7709 （4）封头标记

类型代号 封头公称直径×封头名义厚度—材料 标准号。

例如公称直径325mm、名义厚度12mm、材质16MnR的以外径为基准的椭圆形封头标记为：

EHB 325×12—16MnR JB/T4746

碟形封头的几何形状、形式代号尺寸和质量

（1）封头的几何形状和尺寸参数

碟形封头的母线由三段曲线光滑连接而成：半径为RCi的大圆弧线0︿A，半径为r的小圆弧线A︿B和与回转轴线平行的短直线BC。以这条OABC曲线为母线绕回转轴转一圈所形成的曲面就是碟形封头的中面。因此碟形封头中央部分是一个球面；球面的四周是一个半径为r的环状壳体，称为封头的折边；与折边相连的是一个圆柱形短节，称为封头的直边。

在GB150有关碟形封头的介绍中（包括厚度计算公式），其核心的几何尺寸是球面半径Rci，而折边半径r则以

Rci取不同的比值确定其大小，至于Rci取r多大并未做硬性规定，过去通常取两种尺寸：Rci=1.0Di和Rci=0.9Di。

在2002年颁布的《钢制压力容器用封头》（JB/T4746—2002）中，则选定了两种尺寸的碟形封头：

碟形封头DHA是指Rci=1.0Di、r=0.15 Di、DN=Di，相当于GB150中M=1.359的碟形封头。

碟形封头DHB是指Rci=1.0Di、r=0.10 Di、DN=Di，相当于GB150中M=1.54的碟形封头。

对于DHB型封头，由于其球面半径取值最大，折边半径取值最小，所以这

种碟形封头是GB150中M值最大的碟形封头，其优点是封头的曲面深度小，但承压能力较差，所以过去国内设计部门很少采用，对于过去推荐的R

=0.9Di，ri=0.173 Di（M=1.34）碟形封头，由于它的曲面深度hi=0.25 Di，与标准椭圆相同，所以在新修订的封头标准中取消了。封头标记方法与椭圆形封头相同。

（2）封头的几何量和质量的计算公式

碟形封头几何量和质量的计算公式汇总于表6，看此表时请参看图1。这张表中所列的公式适用于具有各种参数的碟形封头。对于常用的DHA型封头，可以将μ=1.0，ε=0.15代入便可得到列于表7中的系列公式。

i

表6 碟形封头几何量和质量计算公式汇总（参看图1） 球面半径RC RcD（μ=1.0、0.9） rεD（ε=0.173、0.15、0.10）内表面积 Fi/m 2Fi=F1+F2+F3，其中 F1=2πRCh[式中h=RC (1－sinβ)] F2=2π(ar－r) β+2πr sinβ F3=πDh0 22折边半径r β arccosa0.5ε μεa 2 V=V1+V2+V3，其中 V1=容积 V/m 33坯料直径D0 D02RCarh0 h23RC－h 232V2=π[（ar+2r－2ar）sinβ+ 坯料质量G0 G0411（ar－r）sin2β－ r 32233D02Pr V3=sinβ+（a－r）rβ] 33 Dh 42033曲面高度hi hiRC1sinysin 封头质量Gkg G=FδP×γ （钢的γ=7.85×10kg/m） 注：1.一般式F与V中的下标1、2、3分别表示碟形封头的球面，折边与直边三个部分。 2.特定式中D为内直径（省略了下标），δP为钢板厚度，D、h0、δP单位均用m。

表7 DHA碟形封头(Rci=Di、r=0.15Di、h1=0.2254Di)几何量和质量的理论计算公式 β a 坯料直径 坯料质量 内表面积 m 2β=65°41′=1.146弧度 a=24°19′=0. 425弧度 D0=1.193（D+δP）+2h0 G0=6.165[1.194（D+δP）+2h0]δP×1023 直容积 m 3边高25 V=0.121D+0.02D 32度 40 h0 直25 V=0.121D+0.0314D 32直边高度 40 h0 F=1.065D+0.1257D 225 F=1.065D+0.0785D 2质量 kg 边高G=[8.4（D+δP）+0.62（D+δP）] δP×10 23度 40 h0 G=[8.4（D+δP）+（D+δP）] δP×10 23注：1.上述公式中的D均为内直径（省略下标i）。 2.长度单位一律用m（直边高度除外）。

（3）数据表

DHA与DHB碟形封头的有关几何量分别列于表8和表9。 碟形封头的质量需要时可按表6所给的公式计算。

表8 DHA碟形封头内表面积、容积

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 公称直径 总深度 DN/mm 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 H/mm 93 104 115 126 138 149 160 172 183 194 205 217 228 239 250 273 295 318 341 363 386 408 431 453 476 513 536 558 581 604 626 649 671 内表面积 A/m 0.1194 0.1579 0.2017 0.2509 0.3054 0.3652 0.4303 0.5007 0.5765 0.6576 0.7440 0.8358 0.9328 1.0352 1.1429 1.3743 1.6269 1.9009 2.1961 2.5126 2.8505 3.2096 3.5899 3.9916 4.4146 4.9578 5.4280 5.9196 6.4324 6.9665 7.5219 8.0986 8.6965 2容积 V/m 0.0050 0.0076 0.0109 0.0150 0.0201 0.0261 0.0333 0.0416 0.0512 0.0622 0.0746 0.0886 0.1043 0.1043 0.1409 0.1851 0.2378 0.2995 0.3711 0.4533 0.5468 0.6524 0.7706 0.9024 1.0484 1.2613 1.4429 1.6412 1.8568 2.0906 2.3431 2.6152 2.9076 3序号 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 —

公称直径 DN/mm 2900 3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 — 总深度 H/mm 694 716 739 761 784 806 829 851 874 897 919 942 964 987 1009 1032 1054 1077 1099 1122 1144 1167 1190 1212 1235 1257 1280 1302 1325 1347 1370 1392 — 内表面积 容积 A/m 9.3158 9.9563 10.6182 11.3013 12.0057 12.7314 13.4784 14.2467 15.0362 15.8471 16.6792 17.5326 18.4073 19.3033 20.2206 21.1592 22.1190 23.1002 24.1026 25.1263 26.1713 27.2376 28.3252 29.4341 30.5642 31.7157 32.8884 34.0824 35.2978 36.5343 37.7922 39.0714 — 2V/m 3.2209 3.5560 3.9135 4.2942 4.6988 5.1280 5.5826 6.0633 6.5708 7.1058 7.6691 8.2614 8.8834 9.5359 10.2196 10. 9351 11.6833 12.4649 13.2805 14.1309 15.0169 15.9392 16.8985 17.8955 18.9309 20.0055 21.1201 22.2752 23.4717 24.7104 25.9918 27.3168 — 3

表9 DHB碟形封头内表面积、容积

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 公称直径 总深度 DN/mm 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 H/mm 83 93 103 112 122 132 141 151 161 170 180 190 199 209 219 238 258 277 296 316 335 354 374 393 413 447 466 486 505 524 544 563 583 内表面积 A/m 0.1127 0.1488 0.1898 0.2358 0.2868 0.3427 0.4035 0.4693 0.5401 0.6158 0.6964 0.7820 0.8726 0.9681 1.0685 1.2843 1.5198 1.7752 2.0503 2.3453 2.6600 2.9946 3.3489 3.7231 4.1170 4.6297 5.0680 5.5261 6.0039 6.5016 7.0190 7.5563 8.1134 2容积 V/m 0.0044 0.0066 0.0095 0.0130 0.0173 0.0224 0.0284 0.0355 0.0436 0.0528 0.0632 0.0750 0.0881 0.1026 0.1186 0.1555 0.1993 0.2506 0.3100 0.3782 0.4556 0.5430 0.6408 0.7497 0.8703 1.0551 1.2058 1.3703 1.5491 1.7427 1.9518 2.1770 2.4188 3序号 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 —

公称直径 DN/mm 2900 3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 — 总深度 H/mm 602 621 641 660 679 699 718 738 757 776 796 815 834 854 873 893 912 931 951 970 989 1009 1028 1048 1067 1086 1106 1125 1145 1164 1183 1203 — 内表面积 容积 A/m 8.6902 9.2869 9.9033 10.5396 11.1957 11.8715 12.5672 13.2826 14.0179 14.7729 15.5478 16.3424 17.1569 17.9912 18.8452 19.7191 20.6127 21.5262 22.4594 23.4125 24.3853 25.3780 26.3904 27.4227 28.4748 29.5466 30.6383 31.7497 32.8810 34.0320 35.2029 36.3935 — 2V/m 2.6779 2.9548 3.2502 3.5646 3.8987 4.2529 4.6280 5.0245 5.4430 5.8841 6.3484 6.8365 7.3489 7.8864 8.4494 9.0385 9.6544 10.2977 10.9689 11.6687 12.3975 13.1561 13.9451 14.7649 15.6162 16.4997 17.4158 18.3652 19.3485 20.3663 21.4191 22.5076 — 3———————————————————择自化学工业出版社2006版《压力容器设计手册》

（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）