立式多噴嘴水噴射真空泵設(shè)計

1、前 言 隨著我國高等教育事業(yè)的迅速發(fā)展，實用型的設(shè)計已經(jīng)是迫在眉睫。本設(shè)計書正是關(guān)于立式多噴嘴水噴射真空泵的設(shè)計。 本設(shè)計書根據(jù)真空泵的設(shè)計參數(shù)，對真空泵的主要元件進(jìn)行了強(qiáng)度，剛度，穩(wěn)定性的計算和設(shè)計。對真空泵的附件進(jìn)行了選型，以及對真空泵質(zhì)量檢驗方法使用和進(jìn)行焊縫的結(jié)構(gòu)設(shè)計。水噴射泵具有一定壓力的工作介質(zhì)水，通過噴嘴向吸入室高速噴出，將水的壓力能變?yōu)閯幽?，形成高速射流；吸入室中的氣體被高速射流強(qiáng)制攜帶與之混合，形成氣液混合流，進(jìn)入擴(kuò)壓器，從而使吸入室壓力降低，形成真空，在擴(kuò)壓器的擴(kuò)張段內(nèi)，混合射流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，速度降低壓力升高，氣體被進(jìn)一步壓縮，與水一起排出泵外，在水箱中氣水分離，氣體

2、釋放入大氣，水由水泵循環(huán)再利用，周而復(fù)始達(dá)到抽真空的目的。單級水噴射泵的噴嘴可以是由一個漸縮噴嘴構(gòu)成的單噴嘴結(jié)構(gòu)，也可以是在一個孔板上開設(shè)多個孔口的多噴嘴結(jié)構(gòu)。 通過對這次課程設(shè)計的學(xué)習(xí)，我更加明確了，我們不僅要學(xué)習(xí)理論上的知識，而且還要通過實踐，把理論知識聯(lián)系起來，做到從理論 中來，到實踐中去的學(xué)習(xí)作風(fēng)。再次特別感謝張茂潤老師為本人提供的技術(shù)指導(dǎo)以及寶貴的經(jīng)驗，雖然在這次課程設(shè)計中我學(xué)到了不少東西，但由于本人水平有限，加之初次進(jìn)行設(shè)計，所以設(shè)計書中有諸多不完善之處，敬請廣大同仁和讀者指教。目 錄第一章水室的設(shè)計11.1 水室筒體的設(shè)計11.1.1 設(shè)計參數(shù)的確定11.1.2 筒體壁厚的強(qiáng)度計

3、算21.1.3 筒體壁厚的剛度計算21.2筒體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計21.2.1法蘭的設(shè)計及密封面的選型21.2.2 墊片的設(shè)計及螺栓、螺母、墊圈的設(shè)計31.3 進(jìn)液管的設(shè)計41.3.1 進(jìn)液管直徑的設(shè)計41.3.2進(jìn)液管長度的設(shè)計及裝配尺寸41.3.3進(jìn)液管法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計4一、管法蘭的設(shè)計及密封面的選型4二、墊片的設(shè)計及螺栓、螺母的設(shè)計51.4筒體長度的確定61.5壓力表接管及法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計61.5.1 接管的設(shè)計61.5.2 法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計6一、法蘭的設(shè)計及密封面的選型6二、墊片的設(shè)計及螺栓、螺母的設(shè)計71.6水室的部件圖8第二章 平板封頭的設(shè)計92.1平板封頭的強(qiáng)度計算92.1.

4、1設(shè)計參數(shù)的確定92.1.2 平板封頭壁厚的設(shè)計92.1.3 平板封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計10第三章 噴板的設(shè)計113.1 噴嘴孔在噴板上的布置113.2 噴板的穩(wěn)定性計算113.2.1 設(shè)計外壓的確定113.2.2 穩(wěn)定性計算11第四章 真空室的設(shè)計134.1 真空室的長度設(shè)計134.1.1圓筒的長度設(shè)計13一、進(jìn)氣管直徑的確定13二、圓筒長度的確定144.1.2圓錐殼的長度設(shè)計144.2 真空室的穩(wěn)定性計算144.2.1設(shè)計外壓的確定144.2.2筒體壁厚的設(shè)計14一、試差法14二、圖算法154.2.3 圓錐殼壁厚的設(shè)計164.3 真空室的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計164.3.1外壓圓筒的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計16

5、4.3.2外壓圓錐殼的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計17一、管法蘭的設(shè)計及密封面的選型17二、墊片的設(shè)計及螺栓、螺母的設(shè)計184.3.3進(jìn)氣管法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計18一、法蘭的設(shè)計及密封面的選型18二、墊片的設(shè)計及螺栓、螺母的設(shè)計194.3.4進(jìn)氣管的裝配尺寸204.3.5支座的裝配尺寸204.3.6真空表接管的裝配尺寸214.4 真空室的部件圖21第五章 噴嘴的設(shè)計225.1噴嘴的設(shè)計225.2防旋裝置的設(shè)計22第六章 喉管、尾管的結(jié)構(gòu)設(shè)計236.1 喉管的設(shè)計236.2 尾管的設(shè)計236.2.1尾管的設(shè)計236.2.2 法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計24一、管法蘭的設(shè)計及密封面的選型24二、墊片的設(shè)計及螺栓、螺母的設(shè)計2

6、4第七章 壓力試驗267.1水室的水壓試驗267.1.1試驗壓力的確定267.1.2壓力試驗的強(qiáng)度校核267.1.3水壓試驗的操作267.2真空室的氣壓試驗277.2.1試驗壓力的確定277.2.2壓力試驗的強(qiáng)度校核277.2.3氣壓試驗的操作27第八章 支座的設(shè)計288.1 設(shè)備工作時總質(zhì)量的估算288.1.1設(shè)備金屬的質(zhì)量q1的估算28（一）水室的金屬質(zhì)量28（二）真空室的金屬質(zhì)量28（三）噴板及噴嘴的金屬質(zhì)量29（四）尾管的金屬質(zhì)量29（五）附件的金屬質(zhì)量298.1.2操作介質(zhì)的質(zhì)量q2的估算298.2支座的選型及尺寸設(shè)計308.2.1支座的選型308.2.2支座的尺寸設(shè)計30第九章 開

7、孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計計算319.1 水室開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計計算319.1.1水室的筒體開孔后被削弱的金屬面積a的計算319.1.2 有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計算31一、筒體起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計算31二、接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計算32三、焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計算329.1.3 補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定329.2真空室開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計計算329.2.1真空室的筒體開孔后被削弱的金屬面積a的計算329.2.2 有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計算33一、筒體起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計算33二、接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計算33三、焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計算349.2.3 補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定34第十章 主要焊縫的結(jié)構(gòu)與尺

8、寸設(shè)計35第十一章 裝配圖及主要部件圖的設(shè)計3711.1技術(shù)特性表3711.2接管表3711.3技術(shù)要求3711.4標(biāo)題欄及明細(xì)表3811.5 裝配圖及部件圖39參 考 文 獻(xiàn)40第一章 水室的設(shè)計 1-法蘭；2-筒體；3-儀表接管；4-進(jìn)液管圖1 水室的結(jié)構(gòu)水室的作用：貯存具有一定壓力的引射流體水，并容納若干個噴嘴。由條件設(shè)計單中可知水室的工作壓力為，屬低壓設(shè)備；操作介質(zhì)為水，不具有污染性；操作溫度為室溫，因此，筒體和接管材料均選用q235-b，法蘭材料選用16mn，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。1.1 水室筒體的設(shè)計1.1.1 設(shè)計參數(shù)的確定設(shè)計壓力： 1.1，取1.1=1.10.35液體靜壓：

9、按筒高近似為 估算=0.01，因=0.01=0.011，故可以忽略。計算壓力： = = 1.10.35設(shè)計溫度： 25+15=40焊縫系數(shù)： （單面焊透，局部無損探傷）鋼板負(fù)偏差： 0.25（gb6654-96）因設(shè)備材料為尚耐腐蝕材料且為微弱單面腐蝕故取腐蝕裕量： 11.1.2 筒體壁厚的強(qiáng)度計算假設(shè)筒體壁厚的，由q235-b、=25、查鋼板的許用應(yīng)力表可知113。根據(jù)得：考慮，則=，圓整由于，故假設(shè)的筒體壁厚太大，應(yīng)重新假設(shè)，考慮到設(shè)計壓力較小，因此，強(qiáng)度條件已不是確定筒體壁厚的主要因素，應(yīng)按剛度條件設(shè)計筒體壁厚。1.1.3 筒體壁厚的剛度計算對于q235-b制容器，當(dāng)3800 ，2/10

10、00且不小于3，另加并圓整至。故：，考慮到筒體加工壁厚不小于5mm，取。1.2筒體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計1.2.1法蘭的設(shè)計及密封面的選型根據(jù)法蘭的dn=500、pn=0.6查表可知：法蘭的類型為甲型平焊法蘭；密封面的型式為平密封面，結(jié)構(gòu)及尺寸如圖2。法蘭標(biāo)記： 法蘭 500-0.6 jg/t4701-2002。材料： 16mn 螺栓規(guī)格：16 螺栓數(shù)量：20 法蘭數(shù)量：31.2.2 墊片的設(shè)計及螺栓、螺母、墊圈的設(shè)計根據(jù)密封的介質(zhì)為水，操作溫度為25，操作壓力為0.35，由墊片選用表可知：選用橡膠墊片，材料為橡膠板（gb/t3985）。墊片的尺寸如圖3。墊片標(biāo)記：hg20606 墊片 ff 50

11、0-0.6 xb350本設(shè)計選用六角頭螺栓（a級、gb/t5780-2000）、型六角螺母（a級、gb/t41-2000）、平墊圈（100hv、gb/t 95-2002）螺栓長度的計算：螺栓的長度由法蘭的厚度（）、平板封頭的厚度()、墊片的厚度（）、螺母的厚度（）、墊圈厚度（）、螺栓伸出長度(0.30.5)確定。其中=30、=18(見第二章)、=3、=14.8、3、螺栓伸出長度取=0.418。與平板封頭聯(lián)接的螺栓長度為：取長度 。螺栓標(biāo)記： 螺栓gb/t5780-2000 m1680 材料： q235-a螺母標(biāo)記： 螺母gb/t41-2000 m162材料： q235-a墊圈標(biāo)記： 墊圈gb/

12、t 952002 -16-100 hv 1.3 進(jìn)液管的設(shè)計1.3.1 進(jìn)液管直徑的設(shè)計 取進(jìn)液管液體流速，由得：根據(jù)得：由查鋼管標(biāo)準(zhǔn)可知：進(jìn)液管，外徑、壁厚。開孔直徑，所以假設(shè)不合理，故需重新假設(shè)。設(shè)封頭的壁厚為，由、q235b、查鋼板的許用應(yīng)力表可知。由公式 得：圓整，因為=，所以假設(shè)合理，故封頭的壁厚為2.1.3 平板封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計平板封頭的結(jié)構(gòu)如圖9。 圖9 平板封頭的結(jié)構(gòu)與尺寸第三章 噴板的設(shè)計3.1 噴嘴孔在噴板上的布置由設(shè)計條件單可知，噴嘴孔在噴板上的布置形式為同心圓，考慮到最外緣噴嘴具有一定的傾斜角度，因此，在噴板上布置噴嘴時，為防止噴嘴與水室內(nèi)壁出現(xiàn)干涉，噴板的球面部分在水平

13、方向的投影徑取，噴嘴孔在480mm的范圍內(nèi)進(jìn)行布置，噴嘴孔的個數(shù)及布置如圖10。噴嘴孔數(shù)量為21，噴嘴孔中心線距離為85mm。噴嘴出口內(nèi)徑取，面積比：則喉管的直徑為：， 圖10 噴嘴孔在噴板上的布置3.2 噴板的穩(wěn)定性計算3.2.1 設(shè)計外壓的確定 噴板的設(shè)計外壓取其在工作過程中可能產(chǎn)生的最大壓差，取設(shè)計外壓：。3.2.2 穩(wěn)定性計算假設(shè)噴板的壁厚為，。由噴板的當(dāng)量半徑和，計算出。用 =0.125 計算出系數(shù)值，。在圖15-5的下方找到系數(shù)=0.00083值，由此做垂直線與150的溫度線相交，交點水平對應(yīng)的值系數(shù)約為100。許用外壓按下式計算： 因為, 所以假設(shè)壁厚為滿足穩(wěn)定性要求，但考慮到噴

14、板上需要開設(shè)21個最大直徑為的圓孔，會引起噴板的穩(wěn)定性下降，同時，在噴板上安裝噴嘴后，若噴板壁厚較小，在水流的沖擊下，噴嘴會產(chǎn)生較大的擺動，導(dǎo)致引射流體過早破碎，使抽氣量下降，一般噴板的壁厚取25-30mm。本設(shè)計取。 噴板的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖11。 圖11 噴板的結(jié)構(gòu)與尺寸第四章 真空室的設(shè)計真空室主要由外壓圓筒、錐殼、進(jìn)氣管等構(gòu)成，基本結(jié)構(gòu)如圖12所示。其作用是當(dāng)引射流體水高速通過氣室時，會將水流周圍的氣體以摩擦、撞擊、挾帶的方式帶出，在氣室內(nèi)將產(chǎn)生負(fù)壓。由條件設(shè)計單中可知水室的工作壓力為，屬低壓設(shè)備；操作介質(zhì)為水，不具有污染性；操作溫度為室溫，因此，筒體和接管材料均選用q235-b，法蘭材料

15、選用16mn，其基本結(jié)構(gòu)如圖12所示 1-下法蘭；2-錐殼；3-進(jìn)氣管；4-上法蘭；5-圓筒；6-儀表接管；7-耳式支座 圖12 真空室的結(jié)構(gòu)4.1 真空室的長度設(shè)計真空室由圓筒和圓錐殼兩部分構(gòu)成，總長度取引射流體的長度，引射流體的長度為，取引射流體長度，故總長度：。4.1.1圓筒的長度設(shè)計一、進(jìn)氣管直徑的確定進(jìn)氣管直徑的大小對真空度的形成有非常重要的影響。當(dāng)抽氣量（120m3/h）一定時，進(jìn)氣管直徑越小，則氣流速度越大，對引射流體束的沖擊越大，易造成引射流體過早破碎，氣液混合物不能及時進(jìn)入尾管排出，使抽氣量下降；反之，則相反。因此，在滿足開孔的條件下，進(jìn)氣管直徑取大較好。由于，最大開孔直徑且

16、不過500，取。與之配套的接管公稱直徑為，規(guī)格為。根據(jù)、設(shè)備外無保溫層，可確定進(jìn)氣管的長度為。 二、圓筒長度的確定 圓筒的長度為： 圓整取4.1.2圓錐殼的長度設(shè)計圓錐殼的下端與喉管采用管法蘭聯(lián)接，初選、的管法蘭，由管法蘭的內(nèi)徑為，故取錐殼的下端外徑。錐殼的長度為：1000-400=600 mm，錐殼的半錐角為：，所以半角，因故設(shè)計合理，錐殼的長度滿足要求。4.2 真空室的穩(wěn)定性計算4.2.1設(shè)計外壓的確定對于真空容器，取設(shè)計外壓： 4.2.2筒體壁厚的設(shè)計一、試差法 假設(shè)圓筒的壁厚為， 、 由公式計算出臨界長度值為：筒體的計算長度計算如下：=400mm因為，所以筒體為短圓筒。由得：， 對于筒

17、體穩(wěn)定系數(shù)，因為，所以假設(shè)壁厚偏大，但考慮到化工容器的加工壁厚不小于5mm，故取筒體的壁厚二、圖算法假設(shè)圓筒的壁厚為，、 ，則、。在圖15-4中的縱坐標(biāo)上找到，自該點做水平線與對應(yīng)的線相交，由交點做垂直線與水平軸相交，找到交點的系數(shù)值約0.00058。在圖15-5中的橫坐標(biāo)上找到0.00096，由此做垂直線與150的溫度線相交，交點水平對應(yīng)的值系數(shù)約為120。圓筒的許用外壓按下式計算：=， 因為，所以假設(shè)壁厚偏大，但考慮到化工容器的加工壁厚不小于5mm，故取筒體的壁厚4.2.3 圓錐殼壁厚的設(shè)計承受外壓圓錐殼的壁厚可按外壓圓筒壁厚的確定方法進(jìn)行計算，但用錐殼的有效壁厚來代替圓筒的有效壁厚，錐殼

18、的有效壁厚為：將外壓圓錐殼轉(zhuǎn)化為當(dāng)量圓筒，其當(dāng)量長度為：其中：圓錐殼的軸向長度，取600mm；圓錐殼的小端外徑，取161；圓錐殼的大端外徑，取500。假設(shè)圓錐殼的壁厚為，=3.605 mm，當(dāng)量長度為：，則、在圖15-4中的縱坐標(biāo)上找到，自該點做水平線與對應(yīng)的線相交，由交點做垂直線與水平軸相交，找到交點的系數(shù)值約0.0009。在圖15-5中的橫坐標(biāo)上找到0.0009，由此做垂直線與150的溫度線相交，交點水平對應(yīng)的值系數(shù)約為110。按下式計算許用外壓：=， 因為，所以假設(shè)壁厚偏大，但考慮到其與筒體的焊接和加工的要求，故取圓錐殼的壁厚與筒體的壁厚相同，即4.3 真空室的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計4.3.1

19、外壓圓筒的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計真空室的圓筒與噴板采用法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)，法蘭選用甲型平焊法蘭；密封面的型式為平面，結(jié)構(gòu)及尺寸見圖2。墊片選用橡膠墊片，材料為橡膠板（gb/t3985）。墊片的尺寸見圖3。本設(shè)計選用六角頭螺栓（a級、gb/t5780-2000）、型六角螺母（a級、gb/t41-2000）、平墊圈（100hv、gb/t 95-2002）與噴板聯(lián)接的螺栓長度為：取。螺栓標(biāo)記： 螺栓gb/t5780-2000 m16125材 料： q235-a螺母標(biāo)記： 螺母gb/t41-2000 m162材 料： q235-a墊圈標(biāo)記： 墊圈gb/t 952002 -16-100 hv 圖13外壓圓錐殼下端管

20、法蘭的結(jié)構(gòu)及尺寸4.3.2外壓圓錐殼的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計一、管法蘭的設(shè)計及密封面的選型根據(jù)管法蘭的dn=150、pn=0.6查表可知：法蘭的類型為板式平焊管法蘭；密封面的型式為突面，結(jié)構(gòu)及尺寸如圖13。法蘭標(biāo)記： hg20592 法蘭 pl150-0.25 rf 16mn二、墊片的設(shè)計及螺栓、螺母的設(shè)計根據(jù)密封的介質(zhì)為水，操作溫度為25，操作壓力為0.，由墊片選用表可知：選用橡膠墊片，材料為橡膠板（gb/t3985）。墊片的尺寸如圖14。圖14 墊片的尺寸 墊片標(biāo)記：hg20606 墊片 rf 150-0.25 xb350 本設(shè)計選用六角頭螺栓（a級、gb/t5780-2000）、型六角螺母（a

21、級、gb/t41-2000）、平墊圈（100hv、gb/t 95-2002）螺栓長度的計算：螺栓的長度由法蘭的厚度（）、墊片的厚度（）、螺母的厚度（）、墊圈厚度（）、螺栓伸出長度(0.30.5)確定。其中=24、=2、=14.8、1.5、螺栓伸出長度取=0.418。螺栓的長度為：取螺栓長度。螺栓標(biāo)記： 螺栓gb/t5780-2000 m1680材 料： q235-a螺母標(biāo)記： 螺母gb/t41-2000 m162材 料： q235-a墊圈標(biāo)記： 墊圈gb /t 952002- 16-100 hv 4.3.3進(jìn)氣管法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計一、法蘭的設(shè)計及密封面的選型根據(jù)管法蘭的dn=200、pn=0.6

22、查表可知：法蘭的類型為板式平焊管法蘭；密封面的型式為突面，結(jié)構(gòu)及尺寸如圖15。法蘭標(biāo)記：hg20592 法蘭 pl200-0.25 rf 16mn 圖15進(jìn)氣管法蘭的結(jié)構(gòu)及尺寸二、墊片的設(shè)計及螺栓、螺母的設(shè)計根據(jù)密封的介質(zhì)為水，操作溫度為25，操作壓力為0.2，由墊片選用表可知：選用橡膠墊片，材料為橡膠板（gb/t3985）。墊片的尺寸如圖16。 圖16 墊片的尺寸 墊片標(biāo)記：hg20606 墊片 rf 200-0.6 xb350本設(shè)計選用六角頭螺栓（a級、gb/t5780-2000）、型六角螺母（a級、gb/t41-2000）、平墊圈（100hv、gb/t 95-2002）螺栓長度的計算：螺

23、栓的長度由法蘭的厚度（）、墊片的厚度（）、螺母的厚度（）、墊圈厚度（）、螺栓伸出長度(0.30.5)確定。其中=22、=1.5、=18、3、螺栓伸出長度取=0.418。螺栓的長度為：取長度 。螺栓標(biāo)記： 螺栓gb/t5780-2000 m 1680 材 料： q235-a螺母標(biāo)記： 螺母gb/t41-2000 m 162材 料： q235-a墊圈標(biāo)記： gb/t 952002 -16-100 hv 4.3.4進(jìn)氣管的裝配尺寸進(jìn)氣管的中心線距筒體上法蘭密封面的尺寸（裝配尺寸）按下式計算：其中：筒體半徑，取450mm；筒體壁厚，取5mm；接管外徑，取219mm。，取。4.3.5支座的裝配尺寸 支座

24、護(hù)板底面與真空室筒體的下端面的垂直距離取40 mm，則支座底板距上法蘭密封面的垂直距離為：400-40-40=320（mm），因此，。4.3.6真空表接管的裝配尺寸=取。4.4 真空室的部件圖 真空室的部件圖如圖17 圖17 真空室的部件圖第五章 噴嘴的設(shè)計5.1噴嘴的設(shè)計噴嘴的作用是將水的絕大部分靜壓能轉(zhuǎn)化為動能，使水高速噴出，將氣室中的氣體帶出而形成真空。噴嘴的出口內(nèi)徑一，本設(shè)計取。由于噴嘴的出口部分磨損較嚴(yán)重，故噴嘴設(shè)計成兩段，上段在進(jìn)口處設(shè)有十字擋環(huán)，以防止進(jìn)入噴嘴的水流產(chǎn)生旋渦，使磨損更加嚴(yán)重。下段噴嘴可以定期進(jìn)行更換。噴嘴的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖18。 上段噴嘴 下段噴嘴 組裝圖 圖18

25、噴嘴的結(jié)構(gòu)及尺寸5.2防旋裝置的設(shè)計具有一定壓力的水進(jìn)入噴嘴時易產(chǎn)生旋渦，使部分靜壓能轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致水溫升高，真空度降低；同時會加快噴嘴內(nèi)壁的磨損，使噴嘴的使用壽命下降。因此，需要在噴嘴的入口處設(shè)置防旋裝置，材料選用聚四氟乙烯，結(jié)構(gòu)與尺寸如圖19。 圖19 防旋十字擋板 第六章 喉管、尾管的結(jié)構(gòu)設(shè)計6.1 喉管的設(shè)計喉管的的作用主要有兩個方面，一方面聚焦引射流體，另一方面起水封作用，以防止外部的大氣通過尾管進(jìn)入真空室破壞真空。喉管采用耐磨鑄鐵整體鑄造，其上端與外壓圓錐殼的下端法蘭相聯(lián)，下端與尾管法蘭相聯(lián)。其結(jié)構(gòu)與尺寸如圖20。 圖20 喉管的結(jié)構(gòu)與尺寸6.2 尾管的設(shè)計 尾管的的作用主要是有

26、將引射流體和氣體的混合物排出，另一方面起抽吸作用。6.2.1尾管的設(shè)計尾管采用q235-b鋼管制造，其上端與喉管采用法蘭相聯(lián)，法蘭選用dn125、pn0.25的突面板式管法蘭。尾管的公稱直徑為dn125，接管的規(guī)格為1533，長度。6.2.2 法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計一、管法蘭的設(shè)計及密封面的選型根據(jù)管法蘭的dn=125、pn=0.25查表可知：法蘭的類型為板式平焊管法蘭；密封 面的型式為突面，結(jié)構(gòu)及尺寸如圖21。 圖21 尾管法蘭的結(jié)構(gòu)與尺寸二、墊片的設(shè)計及螺栓、螺母的設(shè)計根據(jù)密封的介質(zhì)為水，操作溫度為25，操作壓力為0.2，由墊片選用表可知：選用橡膠墊片，材料為橡膠板。墊片的尺寸如圖22。圖22

27、墊片的尺寸墊片標(biāo)記：hg20606 墊片 rf 125-0.25 xb350本設(shè)計選用六角頭螺栓（a級、gb/t5780-2000）、型六角螺母（a級、gb/t41-2000）、平墊圈（100hv、gb/t 95-2002）螺栓長度的計算：螺栓的長度由法蘭的厚度（）、墊片的厚度（）、螺母的厚度（）、墊圈厚度（）、螺栓伸出長度(0.30.5)確定。其中=20、=1.5、=14.8、3、螺栓伸出長度取=0.418。螺栓的長度為：取長度 。螺栓標(biāo)記： 螺栓gb/t5780-2000 m1670 材 料： q235-a螺母標(biāo)記： 螺母gb/t41-2000 m162材 料： q235-a墊圈標(biāo)記： 墊

28、圈gb/t 952002 -16-100 hv 第七章 壓力試驗壓力試驗的目的是檢驗設(shè)備的宏觀強(qiáng)度（是否有異常變形）和致密性（有無泄漏）。壓力試驗是化工容器及設(shè)備出廠時必須進(jìn)行的工序。7.1水室的水壓試驗7.1.1試驗壓力的確定 且不小于（+0.1） 其中：設(shè)計壓力，??；材料在試驗溫度下的許用應(yīng)力，取113；材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力，取113。將已知值代入上式得：因為（+0.1）=0.485，所以取。壓力表的量程：2=20.485= 0.97或0.481.28。水溫57.1.2壓力試驗的強(qiáng)度校核液壓試驗時筒體產(chǎn)生的最大應(yīng)力為：代入已知值得： 因21.50.9=0.92350.85=179.8

29、，故液壓強(qiáng)度足夠。7.1.3水壓試驗的操作在保持水室表面干燥的條件下，首先用水將水室內(nèi)的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.32，保壓不低于30，然后將壓力緩慢降至0.256，保壓足夠長時間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄露和明顯的殘留變形。若質(zhì)量合格，緩慢降壓將罐體內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干罐體。若質(zhì)量不合格，修補(bǔ)后重新試壓直至合格為止。7.2真空室的氣壓試驗7.2.1試驗壓力的確定 真空容器按規(guī)定做內(nèi)壓試驗，且試驗壓力為0.2，故取。壓力表的量程：2=20.2= 0.4或0.30.8。操作介質(zhì)：空氣；溫度157.2.2壓力試驗的強(qiáng)度校核氣壓試驗時錐體產(chǎn)生的最大應(yīng)力為：代入已知值得： 因14.0

30、0.8=0.82350.85=160，故氣壓強(qiáng)度足夠。7.2.3氣壓試驗的操作做氣壓試驗時，緩慢將壓力升至0.02，保持5min并進(jìn)行初檢。合格后繼續(xù)升壓至0.1，其后按每級的0.02級差，逐級升至試驗壓力0.35，保持30，然后再降至0.174，保壓足夠長時間，同時進(jìn)行檢查，如有泄露，修補(bǔ)后再按上述規(guī)定重新進(jìn)行試驗。第八章 支座的設(shè)計8.1 設(shè)備工作時總質(zhì)量的估算設(shè)備工作時的總質(zhì)量由兩部分構(gòu)成，一、設(shè)備金屬的質(zhì)量（）；二、操作介質(zhì)的的質(zhì)量（），總質(zhì)量：。8.1.1設(shè)備金屬的質(zhì)量的估算（一）水室的金屬質(zhì)量水室的主要金屬質(zhì)量：=+2+其中：筒體質(zhì)量，對于、的圓筒，每米的質(zhì)量為62kg，取 =0.

31、4062=24.8kg；法蘭質(zhì)量，對于、的容器法蘭，查表知=23.7 kg；壓力表接管質(zhì)量，對于、的突面板式管法蘭，查表知法蘭質(zhì)量為0.6kg、接管質(zhì)量為0.31，取=0.91kg進(jìn)液接管質(zhì)量，對于、的突面板式管法蘭，查表知法蘭質(zhì)量為6.85kg、接管每米質(zhì)量為31.52kg，故接管質(zhì)量0.231.52=6.304kg，取=6.85+6.304=13.154kg= 24.8+223.7+0.91+13.15+46.51 =132.77kg（二）真空室的金屬質(zhì)量真空室的金屬質(zhì)量：=+其中：殼體質(zhì)量，近似按、的圓筒計算，每米的質(zhì)量為62kg，取 =62 kg；上法蘭質(zhì)量，對于、的容器法蘭，查表知=

32、23.7 kg；下法蘭質(zhì)量，對于、突面板式管法蘭，查表知=5.14kg；真空表接管質(zhì)量，對于、的突面板式管法蘭，查表知法蘭質(zhì)量為0.6kg、接管質(zhì)量為0.31，取=0.91kg進(jìn)氣接管質(zhì)量，對于、的突面板式管法蘭，查表知法蘭質(zhì)量為6.85kg、接管每米質(zhì)量為31.52kg，故接管質(zhì)量6.304kg，取=13.154kg= 62+23.7+5.14+0.91+13.15=104.9=105kg（三）噴板及噴嘴的金屬質(zhì)量噴板的質(zhì)量近似按平板封頭計算，其質(zhì)量為：單個噴嘴的金屬質(zhì)量近似為 kg，噴嘴數(shù)21，總質(zhì)量為：29.19kg。（四）尾管的金屬質(zhì)量對于、的突面板式管法蘭，查表知法蘭質(zhì)量為4.08k

33、g，規(guī)格1333的無封鋼管，其每米的質(zhì)量為9.62kg，長度為5m，總質(zhì)量為48.1kg。（五）附件的金屬質(zhì)量附件包括80個螺栓、80個螺母、160個金屬平墊圈、6個非金屬墊片、四個耳式支座。單個螺栓的質(zhì)量按m 1680的規(guī)格確定，查螺栓的標(biāo)準(zhǔn)知，單個螺栓的質(zhì)量0.165 kg，螺栓的總質(zhì)量為：800.165=13.2 kg。單個螺母的質(zhì)量按m 162的規(guī)格確定，查螺母的標(biāo)準(zhǔn)知，單個螺母的質(zhì)量0.029kg，螺母的總質(zhì)量為：800.029=2.32 kg。160個金屬平墊圈、6個非金屬墊片的質(zhì)量近似取螺母的總質(zhì)量，即：2.32kg單個耳式支座初步取3 kg，總質(zhì)量為：34=12 kg。=106

34、+105+46.5+26.4+4.53+96.2+13.2+2.32+2.32+12 =414.47（kg）=414.5 kg8.1.2操作介質(zhì)的質(zhì)量（）的估算水室的容積：真空室的容積：尾管的容積：總?cè)莘e為：操作介質(zhì)按水計算，則操作介質(zhì)的總質(zhì)量為：0.421000=424（kg）=414.5+424=839（kg）=8.39kn8.2支座的選型及尺寸設(shè)計8.2.1支座的選型立式多噴嘴水噴射真空泵需要設(shè)置在操作平臺上，且外部無保溫層，故選用a型耳式支座。支座的數(shù)量：4個，在真空室的圓筒上沿圓周方向分布（見圖12）。單個支座承受的載荷為：8.2.2支座的尺寸設(shè)計根據(jù)支座承受的載荷4.195kn、查

35、a型耳式支座標(biāo)準(zhǔn)確定支座的結(jié)構(gòu)與尺寸，結(jié)果見圖23。支座標(biāo)記：jb/t472592 支座a1材料：q235-af 圖23 a型耳式支座的結(jié)構(gòu)與尺寸 第九章 開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計計算9.1 水室開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計計算水室的筒體上有兩個開孔，即儀表接口和進(jìn)水管接口。由于進(jìn)水管開孔尺寸最大，因此，只需對進(jìn)水管孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計算。9.1.1水室的筒體開孔后被削弱的金屬面積的計算式中：219-12+2(1+610%)210.2（）163/113=1.451.0，取1.0將已知值代入得： =212.302（mm2）9.1.2 有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計算一、筒體起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計算式中 取兩者中較大值，取筒體的

36、有效壁厚5-1.253.75（）將已知值代入得：=575.9（mm2）二、接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計算式中 取兩者中較小值，=0.245（）將上述值代入得：295.005（2）三、焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計算焊縫高度6（）62=18（2）起補(bǔ)強(qiáng)作用的總面積為：795.8+526+62.7=1384.5()9.1.3 補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定 因為575.9+295.005+18=888.905()212.302所以不需要補(bǔ)強(qiáng)。9.2真空室開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計計算真空室的筒體上有兩個開孔，即儀表接口和進(jìn)氣管接口。由于進(jìn)氣管開孔尺寸最大，因此，只需對進(jìn)氣管孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計算。9.2.1真空室的筒體開孔后被削弱的金屬

37、面積的計算式中：219-12+2(1+610%)210.2（）=163/113=1.441.0，取1.0將已知值代入得： = 106.51（mm2）9.2.2 有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計算一、筒體起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計算式中 取兩者中較大值，取筒體的有效壁厚5-1.253.75（）將已知值代入得：二、接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計算式中 取兩者中較小值，=0.245（）將上述值代入得：295.005（2）三、焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計算焊縫高度6（）62=18（2）起補(bǔ)強(qiáng)作用的總面積為：575.9+295.005+18=888.905()9.2.3 補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定 因為=575.9+295.

38、005+18=888.905()106.151所以不需要補(bǔ)強(qiáng)。 第十章 主要焊縫的結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計焊接是將需要連接的零件，通過在連接處加熱熔化金屬得到結(jié)合的一種加工方法，是一種不可拆連接。具有工藝簡單、連接強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)重量輕等優(yōu)點，在化工容器及設(shè)備的制造行業(yè)中應(yīng)用廣泛。工件焊接后所形成的接縫稱為焊縫。設(shè)備的主要焊縫有水室、真空室殼體的縱向焊縫；進(jìn)液管、進(jìn)氣管與殼體的連接焊縫；儀表接管與殼體連接的焊縫；殼體與法蘭的連接焊縫。 水室、真空室殼體的縱向焊縫，按焊接坡口的基本形式與尺寸（gb985-88）進(jìn)行設(shè)計；液管、進(jìn)氣管與殼體的連接焊縫，按焊接坡口的基本形式與尺寸（hgj17-89）進(jìn)行設(shè)計；儀表

39、接管與殼體連接的焊縫，按焊接坡口的基本形式與尺寸（hgj17-89）進(jìn)行設(shè)計；法蘭的焊接按相應(yīng)法蘭標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。有關(guān)的設(shè)計結(jié)果如圖24。 圖24主要焊縫結(jié)構(gòu)與尺寸 第十一章 裝配圖及主要部件圖的設(shè)計11.1技術(shù)特性表 技術(shù)特性表 工作壓力水 室 0.35/ mpa 工作溫度/ 水室 25 真空室 680mmhg真空室 25 設(shè)計壓力水 室 0.385 / mpa 設(shè)計溫度/ 水室 40 真空室 0.1/ mpa 真空室 40 物料名稱水 室： 水腐蝕裕度/ mm水室 1.0真空室： 空氣真空室 1.0 焊縫系數(shù)水 室 0.85 真空室 0.85 容器類別 11.2接管表接管表編號公稱尺寸聯(lián)接尺

40、寸標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接面形式名 稱a200pn0.6dn200hg20592rf氣體進(jìn)口b20pn 0.6 dn 20 hg20592rf壓力表接口c200pn 0.6 dn 200 hg20592rf進(jìn)水管d20pn 0.6 dn 20 hg20592rf真空表接口11.3技術(shù)要求技 術(shù) 要 求 （1）本設(shè)備按gb150鋼制壓力容器和hgj18-89鋼制化工容器制造技術(shù)要求進(jìn)行制造、試驗和驗收，并接受勞動部頒發(fā)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的監(jiān)督。（2）焊接采用電弧焊，水室和真空室焊條牌號j427。（3）焊接接頭型式及尺寸除圖中注明外，按hgj17-89中規(guī)定，對接焊縫為du19，接管與筒體、封頭的焊縫為g1

41、，角焊縫的焊角尺寸按較薄板的厚度，法蘭的焊接按相應(yīng)法蘭標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。（4）設(shè)備上的類和類焊縫應(yīng)進(jìn)行無損探傷檢查，探傷長度20%，射線探傷符合gb332389規(guī)定中級合格；超聲波探傷符合jb 115281規(guī)定中級合格。（5）壓力試驗和致密性試驗水室制造完畢后，以0.32進(jìn)行水壓試驗；真空室以0.2的壓縮空氣做內(nèi)壓進(jìn)行致密性試驗。（6）所有管接口除注明外伸長度外，其余為150（7）管口及支座方位見本圖。（8）設(shè)備檢驗合格后，外殼涂兩層紅丹漆，再涂一層銀粉漆。11.4標(biāo)題欄及明細(xì)表35gb/t95-2002墊圈30 /17 =3mm 16100hv34gb/t41-2000螺母m 1628q235-a0.0290.23233gb/t5780-2000螺栓m 16808q235-a0.1651.3232jb/t4725-2000耳式支座a14q235-af 3.012組合件31hg20593法蘭pl200-0.6 rf116mnr6.856.8530gb13296接管21961q235-b6.304=20029防旋十字擋環(huán)21聚四氟乙烯28手 柄2q235-a2.027平板封頭1q235-b21.726gb/t95