多噴嘴立式噴射真空泵設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、多噴嘴立式噴射真空泵設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第一章水室的設(shè)計(jì)水室的作用：貯存具有一定壓力的引射流體一一水，并容納若干個(gè)噴嘴。由條件設(shè)計(jì)單pm亠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)中可知水室的工作壓力為Pw 0.2MPa，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圖1所示。Q235-B，法蘭材料選用16Mn,其基本結(jié)構(gòu)如1.1 水室筒體的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)壓力 p : p = 1.1 pw，取 p = 1.1 pw=1.1 X 0.2 MPa液體靜壓pL :按筒高近似為 H 1000mm 估算Pl =0.01 MPa ,因 Pl =0.01 M

2、Pa <5% p =0.011 MPa，故 pL 可以忽略。計(jì)算壓力pc p pL = p = 1.1 x 0.2 MPa設(shè)計(jì)溫度t :25+15=40 C鋼板負(fù)偏差 C1 : G = 0.25 mm ( 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C2:C2 = 1 mm筒體壁厚的強(qiáng)度計(jì)算假設(shè)筒體壁厚的 Sn 5mm，由Q235-B、t=25C、Sn5mm查鋼板的許用應(yīng)力表可知t = 113MPa。根據(jù)S嚴(yán)；C2 得:Sd0.2 7001.02.14(mm)2 113 0.6 1.1 0.2考慮 G，則=Sn Sd G 1.14 0.25 2.39 mm，圓

3、整 Sn3.0mm由于Sn 5mm Sn 3.0mm,故假設(shè)的筒體壁厚太大，應(yīng)重新假設(shè)Sn ,考慮到設(shè)計(jì)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(jì)筒體壁厚。筒體壁厚的剛度計(jì)算對(duì)于 Q235-B制容器，當(dāng) Di < 3800mm , Smin > 2 Di /1000 且不小于 3 mm ,另加C2并圓整至Sn。故：Sn 3 1 4mm考慮到筒體加工壁厚不小于5mm,取5 5mm。1.2筒體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型根據(jù)法蘭的 DN=700、PN=0.25 MPa查表可知：法蘭的類型為甲型平焊法蘭；O-©圖2法蘭的結(jié)構(gòu)與尺寸密封面

4、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 FF 700-0.25JG/T4701-2000。材 料：16Mn螺栓規(guī)格：M 16螺栓數(shù)量：28法蘭數(shù)量：3墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母、墊圈的設(shè)計(jì)根據(jù)密封的介質(zhì)為水，操作溫度為25C，操作壓力為0.2 MPa，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 700-0.25 XB3504 739牛- * 703 -77Vy13墊片的尺寸本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000 ）、I型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000 ）、平墊圈（100HV GB/T

5、95-2002 ）螺栓長(zhǎng)度L的計(jì)算：螺栓的長(zhǎng)度由法蘭的厚度（！）、平板封頭的厚度（2）、墊片的厚度（S ）、螺母的厚度（H ）、墊圈厚度（h ）、螺栓伸出長(zhǎng)度（0.30.5） d確定。其中1 =36mm、2=19mm（見(jiàn) 第二章）、S=3mm、H =14.8 mm、h = 3 mm、螺栓伸出長(zhǎng)度取 0.4d =0.4 x 18 mm。與平板封頭聯(lián)接的螺栓長(zhǎng)度為：L 12 S H 2h 0.4d36 203 14.8 2 3 0.41887( mm)取長(zhǎng)度L90mm。螺栓標(biāo)記：螺栓 GB/T5780-2000M6X 90材料：Q235-A螺母標(biāo)記：螺母 GB/T41-2000M16X2材 料：Q

6、235-A墊圈標(biāo)記：墊圈 GB/T 95 2002 -16-100 HV1.3 進(jìn)液管的設(shè)計(jì)進(jìn)液管直徑的設(shè)計(jì)取進(jìn)液管液體流速 u 2.0m s由 q Qg/Qi得：Ql Qg/q 165/0.6 275(m'/h)4Q/ 4275根據(jù) Q| D：u 得：Dji ，0.221(m) 221mm4Y u 2.0 3600由Dj 221mm查鋼管標(biāo)準(zhǔn)可知：進(jìn)液管 DN 250 mm外徑Dot 273mm、壁厚Snt 8mm。11開(kāi)孔直徑Dot 273mm<-Dj700 350mm，滿足開(kāi)孔最大直徑的要求。22進(jìn)液管長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)及裝配尺寸設(shè)備外部沒(méi)有保溫層，由DN=250查表可知，進(jìn)液管長(zhǎng)

7、度?。贺?50mm進(jìn)液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(jì)算：H12.5,RST Dot/2其中：R 筒體半徑，取 350mm Sn 筒體壁厚，取 5mm Dot 接管外徑，取 245mmH1 2.5 , RS/ DOt/2 25 350 5 273/ 2 241.1(mm)，取 250。進(jìn)液管法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、管法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型根據(jù)管法蘭的 DN=250、PN=0.25 MPa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 4圖4進(jìn)液管法蘭的結(jié)構(gòu)與尺寸法蘭標(biāo)記：HG20592 法蘭 PL250-0.25 RF 16M

8、n二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母的設(shè)計(jì)根據(jù)密封的介質(zhì)為水，操作溫度為25C，操作壓力為 0.2 MPa，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5。墊片標(biāo)記：HG20606 墊片 RF 225-0.25 XB350本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000 ）、I型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000 ）、 平墊圈（100HV GB/T 95-2002 ）螺栓長(zhǎng)度L的計(jì)算：螺栓的長(zhǎng)度由法蘭的厚度（J、墊片的厚度（S）、螺母的厚度（H ）、墊圈厚度（h）、螺栓伸出長(zhǎng)度（0.30.5） d確定。其中1 =2S =2 mm H =14.8 mmh =

9、 2 mm螺栓伸出長(zhǎng)度取0.4d =0.4 x18 mm。螺栓的長(zhǎng)度為：L 2 1S H 2h 0.4d2 242 14.8 2 2 0.4 1876(mm)取螺栓長(zhǎng)度L80mm。螺栓標(biāo)記：螺栓GB/T5780-2000 M16X 80材料：Q235-A螺母標(biāo)記：螺母GB/T41-2000M16X 2材料：Q235-A墊圈標(biāo)記：墊圈 GB/T95 2002 -16-100 HV1.4筒體長(zhǎng)度的確定筒體的長(zhǎng)度H:H 2 2.5 RSn DO其中：R 筒體半徑，取 350mn; Sn 筒體壁厚，取 5mm DO 進(jìn)水管外徑，取 245mm2 2.5 RSn Do 2 2.5.350 5273482

10、(mm)1.5壓力表接管及法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)接管的設(shè)計(jì)由條件設(shè)計(jì)單可知接管的DN=20規(guī)格為 25X 3。接管的長(zhǎng)度 l 100mm。接管的裝配尺寸(接管中心線距上法蘭密封面的豎直距離)為：H2 2.5 RST D°t/2其中：R 筒體半徑，取350mm Sn 筒體壁厚，取5mm DOt 接管外徑，取25mmH22.5 "RST DOt/2 2.5 350 5 25/2 117(mm)，取H2120mm。法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型根據(jù)管法蘭的DN=20 PN=0.25MPa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6。法蘭標(biāo)

11、記：HG20592 法蘭 PL20-0.25 RF 16Mn二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母的設(shè)計(jì)取 H= 490mm。圖6壓力表接管法蘭的結(jié)構(gòu)及尺寸根據(jù)密封的介質(zhì)為水，操作溫度為25C，操作壓力為0.2 MPa，由墊片選用表可知:M017U061圖7墊片的尺寸墊片標(biāo)記：HG20606 墊片 RF選用橡膠墊片，材料為橡膠板(GB/T3985)。墊片的尺寸如圖 7。20-0.25 XB350本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000 ）、I型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000 ）、 平墊圈（100HV GB/T 95-2002 ）螺栓長(zhǎng)度L的計(jì)算：螺栓的長(zhǎng)度由法蘭的厚度 （!）、墊片的

12、厚度（S）、螺母的厚度（H ）、墊圈厚度（h）、螺栓伸出長(zhǎng)度（0.30.5） d確定。其中 1 =i4mm、S=2mm、H =8.4 mm、h = 2.0 mm、螺栓伸出長(zhǎng)度取 0.4d =0.4 x2螺栓標(biāo)記5材Q料示記351.6口L 2 15-A螺母標(biāo)記:2h 0.4d水室的部件圖見(jiàn)圖 8。11 mm。圖8水室部件圖GB/T41- 6*墊圈 GB/T95” 螺栓f gB:目常螺母第二章平板封頭的設(shè)計(jì)平板封頭與水室采用法蘭聯(lián)接，聯(lián)接尺寸與水室的上法蘭相同。其作用是將引射流體密 封在水室，以防止水外溢，同時(shí)可防止空氣中的雜質(zhì)進(jìn)入水室堵塞噴嘴。2.1平板封頭的強(qiáng)度計(jì)算由于操作介質(zhì)為水，工作溫度為

13、25°C，故材料選用 Q35B。設(shè)計(jì)溫度t :t 25 151.0（整板加工）設(shè)計(jì)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)壓力p:p 1.1p1.1 0.2MPa計(jì)算壓力Pc :Pc P Pip 1.1 0.2MPa40°C焊縫系數(shù)平板封頭壁厚的設(shè)計(jì)平板封頭的壁厚公式為：Sn Dc.KptCC1 C2其中：Dc 計(jì)算直徑，取墊片的中徑，即 721 ； K 板邊結(jié)構(gòu)特征系數(shù)，取 0.3。設(shè)封頭的壁厚為Sn 20mm，由Sn 20mm、Q35B、t 40 °C查鋼板的許用應(yīng)力 表可知t 113MPa。由公式 Sn Dc.KptC G C2 得：J0.3 1.1 0.2Sn 721 一：0.25

14、 1.0 18.67mm；113 1.0圓整Sn20mm，因?yàn)镾n 20mm = Sn 20mm，所以假設(shè)Sn 20mm合理故封頭的壁厚為Sn 20mm平板封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)3.1噴嘴孔在噴板上的布置由設(shè)計(jì)條件單可知，噴嘴孔在噴板上的布置形式為等邊三角形，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(shí)，為防止噴嘴與水室壁出現(xiàn)干涉，噴板的球面部分在水平方向的投影徑取k,噴嘴孔在680mm勺圍進(jìn)行布置，噴嘴孔的個(gè)數(shù)及布置如圖10。噴嘴孔數(shù)量為 43,噴嘴孔中心線距離為2 2m d2 /(nd。)685mm噴嘴出口徑取do

15、 10mm，面積比:則喉管的直徑為：df 6 39dO 6 39 102(mm2) , d? 161(mm)、甲舉0-越> ( 卑華辛翠J0 ,©-©-宰?尊 Q-®Ja®-J&o 宰莘0 宰罕ex0)680圖10噴嘴孔在噴板上的布置3.2 噴板的穩(wěn)定性計(jì)算設(shè)計(jì)外壓的確定噴板的設(shè)計(jì)外壓取其在工作過(guò)程中可能產(chǎn)生的最大壓差，取設(shè)計(jì)外壓：p 0.3MPa。穩(wěn)定性計(jì)算假設(shè)噴板的壁厚為 Sn 12mm ,。由噴板的當(dāng)量半徑 R。 1500mm和Se 10(mm),計(jì)算出Ro/Se 1500/10 150。用 A =0.125（魚(yú)）計(jì)算出系數(shù) A值，

16、RoA 0.125 10/1500 0.00083。在圖13-9的下方找到系數(shù) A =0.00083值，由此做垂直線與w 150C的溫度線相交，交點(diǎn)水平對(duì)應(yīng)的值系數(shù) B約為110MPa。許用外壓p按下式計(jì)算：p B（空）D10p 110 （）0.74MPa1500因?yàn)閜 0.3MPa v p 0.74MPa，所以假設(shè)壁厚為 Sn 12mm滿足穩(wěn)定性要求，但考慮到噴板上需要開(kāi)設(shè) 43個(gè)最大直徑為 45的圓孔，會(huì)引起噴板的穩(wěn)定性下降，同時(shí)， 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(huì)產(chǎn)生較大的擺動(dòng)，導(dǎo)致引射流體過(guò)早破碎，使抽氣量下降，一般噴板的壁厚取25-30mm本設(shè)計(jì)取Sn 30

17、mm。噴板的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 11第四章真空室的設(shè)計(jì)12所示。其作用是當(dāng)引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)如圖射流體水高速通過(guò)氣室時(shí)，會(huì)將水流周圍的氣體以摩擦、撞擊、挾帶的方式帶出， 在氣室將產(chǎn)生負(fù)壓。由條件設(shè)計(jì)單中可知水室的工作壓力為Pw 0.2MPa，屬低壓設(shè)備；操作介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)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12所示。4.1真空室的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)真空室由圓筒和圓錐殼兩部分構(gòu)成，總長(zhǎng)度取引射流體的長(zhǎng)度，引射流

18、體的長(zhǎng)度為L(zhǎng) 10001500mm，取引射流體長(zhǎng)度 L 1200mm，故總長(zhǎng)度：L 1200mm。圓筒的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)一、進(jìn)氣管直徑的確定進(jìn)氣管直徑的大小對(duì)真空度的形成有非常重要的影響。當(dāng)抽氣量(120nf/h )定時(shí)，進(jìn)氣管直徑越小，則氣流速度越大，對(duì)引射流體束的沖擊越大，易造成引射流體過(guò)早破碎，氣液混合物不能及時(shí)進(jìn)入尾管排出，使抽氣量下降；反之，則相反。因此，在滿足開(kāi)孔的條件下，進(jìn)氣管直徑取大較好。由于Dj 700mm1500mm ,最大開(kāi)孔直徑1djDi 350mm且不 過(guò)700 mm ,取d i 250mm。與之配套 的接管公稱 直徑為2DN 250mm，規(guī)格為 273 8。根據(jù)DN 250

19、、設(shè)備外無(wú)保溫層，可確定進(jìn)氣管的長(zhǎng)度為丨150mm。二、圓筒長(zhǎng)度的確定圓筒的長(zhǎng)度為：L 2 2.5 RSn Dot 5. 350 5 273 482圓整取L 490 mm圓錐殼的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)圓錐殼的下端與喉管采用管法蘭聯(lián)接，初選DN200、PN0.25的管法蘭，由管法蘭的徑為B1 222mm，故取錐殼的下端外徑 DOt 222mm。錐殼的長(zhǎng)度為：1200-490=710mm, 錐殼的半錐角為：tan (Dj DOt)/(2 L1) 0.337，所以半角 a 19°因15 °v av 25。故設(shè)計(jì)合理，錐殼的長(zhǎng)度滿足要求。4.2真空室的穩(wěn)定性計(jì)算設(shè)計(jì)外壓的確定對(duì)于真空容器，取設(shè)計(jì)

20、外壓：p 0.1MPa筒體壁厚的設(shè)計(jì)一、試差法假設(shè)圓筒的壁厚為 Sn 5mm,Do Di 2Sn 700 10 710(mm)筒體的計(jì)算長(zhǎng)度L計(jì)算如下:Lcr 1.17 71011430.3(mm)L =4900mm因?yàn)?Lcr 11430.3mm L490mm，所以筒體為短圓筒。由p cr2.59EtS| SemLDo得:2.59 2.1 101.6(MPa),490由公式Lcr 1.17D JD°計(jì)算出臨界長(zhǎng)度Lcr值為：Do對(duì)于筒體穩(wěn)定系數(shù) m 3, p pcr/3 1.6/3 0.53(MPa)因?yàn)閜 O.IMPa p 0.53MPa，所以假設(shè)壁厚Sn 5mm偏大，但考慮到化

21、工容器的加工壁厚不小于 5mm故取筒體的壁厚Sn 5mm二、圖算法假設(shè)圓筒的壁厚為 Sn 5mm，Se Sn C 5 0.25 13.75(mm)、Do Di 2Sn 700 10710(mm)，則 L / D°490/7100.69、Do / Se 710/3.75189.33。在圖13-6中的縱坐標(biāo)上找到L/D。0.69，自該點(diǎn)做水平線與對(duì)應(yīng)的Do/Se 189.33線相交，由交點(diǎn)做垂直線與水平軸相交，找到交點(diǎn)的系數(shù)A值約0.001 o在圖13-9中的橫坐標(biāo)上找到 0.001 ,由此做垂直線與150 C的溫度線相交, 交點(diǎn)水平對(duì)應(yīng)的值系數(shù) B1約為120MPa o圓筒的許用外壓p

22、按下式計(jì)算：Se3.75p=B1 于,p1200.63(MPa)DO710因?yàn)閜 0.1MPa p 0.63MPa，所以假設(shè)壁厚Sn 5mm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Sn 5mm圓錐殼壁厚的設(shè)計(jì)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(jì)算，但用錐殼的有效壁厚Sce來(lái)代替圓筒的有效壁厚 Se,錐殼的有效壁厚為：Sce (Snc C)C On將外壓圓錐殼轉(zhuǎn)化為當(dāng)量圓筒，其當(dāng)量長(zhǎng)度為:Le其中：L1 圓錐殼的軸向長(zhǎng)度，取710mm Ds 圓錐殼的小端外徑，取 222;Dl 圓錐殼的大端外徑，取 700 2Snc o假設(shè)圓錐殼的壁厚為 Snc 5mm, S

23、ce (Snc C)con(5 1.25)con19O =3.56 mm、/;曰. 當(dāng)量長(zhǎng)度為:L1DS 7(1DS)710(12222 )700 10)466(mm)，則Le/DL 466/710 0.66、DL / Sce 710/3.56 199.4 在圖 13-6 中的 縱坐標(biāo)上找到Le/DL0.66，自該點(diǎn)做水平線與對(duì)應(yīng)的Dl/ Sce 199.4線相交，由交點(diǎn)做垂直線與水平軸相交，找到交點(diǎn)的系數(shù)A值約0.0008。在圖13-9中的橫坐標(biāo)上找到0.0008，由此做垂直線與150C的溫度線相交，交點(diǎn)水平對(duì)應(yīng)的值系數(shù)B1約為ll0MPa 。按下式計(jì)算許用外壓p : p =B1工,DoP1

24、103.567100.55(MPa)因?yàn)閜 0.1MPa p 0.55MPa，所以假設(shè)壁厚Sn 5mm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Snc 5mm4.3真空室的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外壓圓筒的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jiàn)圖2。墊片選用橡膠墊片，材料為橡膠板（GB/T3985）。墊片的尺寸見(jiàn)圖3。本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000 ）、I型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000 ）、L 123 2S H 2h 0.4d平墊圈(100HV GB/T 95-20

25、02 )36 30 3623 14.8 2 3 0.4 18136(mm)取 L 140mm。螺栓標(biāo)記：螺栓GB/T5780-2000M6X1 40 材料：Q235-A螺母標(biāo)記：螺母GB/T41-2000M16X2 材料:Q235-A墊圈標(biāo)記：墊圈GB/T 95 2002-16-100 HV與噴板聯(lián)接的螺栓長(zhǎng)度為:外壓圓錐殼的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖13外壓圓錐殼下端管法蘭的結(jié)構(gòu)及尺寸、管法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型根據(jù)管法蘭的 DN=2O0 PN=0.25MPa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 PL250-0.25 RF 1

26、6Mn二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母的設(shè)計(jì)根據(jù)密封的介質(zhì)為水，操作溫度為25C，操作壓力為 0.2 MPa，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。(U262219墊片標(biāo)記：HG20606 墊片 RF 200-0.25 XB350本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000 ）、I型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000 ）、平墊圈（100HV GB/T 95-2002 ）螺栓長(zhǎng)度L的計(jì)算：螺栓的長(zhǎng)度由法蘭的厚度（!）、墊片的厚度（S）、螺母的厚度（H ）、墊圈厚度（h）、螺栓伸出長(zhǎng)度（0.30.5） d確定。其中 1 =22 mm、S=2

27、mm、H =14.8 mm、h = 3 mm、螺栓伸出長(zhǎng)度取 0.4d =0.4 x18 mm。螺栓的長(zhǎng)度為：L 2 1 S H 2h 0.4d2 222 14.8 2 3 0.4 1874（mm）取螺栓長(zhǎng)度L 80mm。B彩57切6(D30q圖15進(jìn)氣管法蘭的結(jié)構(gòu)及尺寸墊圈標(biāo)記：墊圈 GB /T 95 2002- 16-100 HV螺母標(biāo)記:螺母 GB/T41-2000M6X 2料：Q235-A進(jìn)氣管法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型根據(jù)管法蘭的DN=250 PN=0.25 MPa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

28、 法蘭 PL250-0.25 RF 16Mn二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母的設(shè)計(jì)根據(jù)密封的介質(zhì)為水，操作溫度為25C,操作壓力為0.2 MPa，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。031702圖16墊片的尺寸墊片標(biāo)記：HG20606 墊片 RF20-0.25 XB350本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000 )、I 型六角螺母(A級(jí)、GB/T41-2000 )、平墊圈(100HV GB/T 95-2002 )螺栓長(zhǎng)度L的計(jì)算:螺栓的長(zhǎng)度由法蘭的厚度（4）、墊片的厚度（S）、螺母的厚度（H ）、墊圈厚度（h ）、螺栓伸出長(zhǎng)度（0.3

29、0.5） d確定。其中 4 =24mm、S=1.5 mm、H =l8mm、h = 3mm、螺栓伸出長(zhǎng)度取 0.4d =0.4 x 18 mm。螺栓的長(zhǎng)度為：L 2 4 S H 2h 0.4d2 24 2 18 2 3 0.4 1881（mm）取長(zhǎng)度 L 85mm。螺栓標(biāo)記：螺栓GB/T5780-2000 M 16x 85材料:Q235-A螺母標(biāo)記：螺母GB/T41-2000M 16x 2材料:Q235-A墊圈標(biāo)記：GB/T95-2002 -16-100 HV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(jì)算：112.5 R& DQ 2其中：R 筒體半徑，取 3

30、50mm Sn 筒體壁厚，取 5mm DOt 接管外徑，取 245mm11 2.5. RST DOt/2 2.5,350一5 275/2 242.1（mm），取 l1 250mm。支座的裝配尺寸支座護(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：490-40-40=410 （mr）,因此，|2 410mm。真空表接管的裝配尺寸|32.5. R& DOt / 2 = 2.5,350 5 25/2117.1（mm） 取 l3120mm。4.4真空室的部件圖圖17真空室的部件圖第五章噴嘴的設(shè)計(jì)5.1噴嘴的設(shè)計(jì)噴嘴的作用是將水的絕大部分靜壓能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

31、，使水高速噴出，將氣室中的氣體帶出而形成真空。噴嘴的出口徑一般取 d 10 15mm，本設(shè)計(jì)取d 10mm。由于噴嘴的出口 部分磨損較嚴(yán)重，故噴嘴設(shè)計(jì)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。5.2防旋裝置的設(shè)計(jì)具有一定壓力的水進(jìn)入噴嘴時(shí)易產(chǎn)生旋渦，使部分靜壓能轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致水溫升咼，真空度降低；同時(shí)會(huì)加快噴嘴壁的磨損，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。第六章 喉管、尾管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1喉管的設(shè)計(jì)喉管的的作用主要有兩個(gè)方面，一方面聚

32、焦引射流體，另一方面起水封作用， 以防止外部的大氣通過(guò)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。佃川畤之621尾管的設(shè)計(jì)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 DN200,接管的規(guī)格為 219X 3,長(zhǎng)度I 10000mm。6.2.2 法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、管法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型根據(jù)管法蘭的DN= PN=0.25MPa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。二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母的設(shè)計(jì)

33、根據(jù)密封的介質(zhì)為水，操作溫度為25C，操作壓力為0.2 MPa，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。1一1201-jL圖22墊片的尺寸墊片標(biāo)記：HG20606 墊片 RF 200-0.25 XB350本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000 ）、I型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000 ）、平墊圈（100HV GB/T 95-2002 ）螺栓長(zhǎng)度L的計(jì)算:螺栓的長(zhǎng)度由法蘭的厚度（1）、墊片的厚度（S）、螺母的厚度（H ）、墊圈厚度（h ）、螺栓伸出長(zhǎng)度（0.30.5） d確定。其中 1 =24 mm、S=2 mm、H =14.8 mm、h = 3

34、mm、螺栓伸出長(zhǎng)度取0.4d =0.4 x18 mm。螺栓的長(zhǎng)度為：L 2 1 S H 2h 0.4d2 24 2 14.8 2 3 0.4 1877(mm)取長(zhǎng)度 L 80mm。螺栓標(biāo)記:螺栓 GB/T5780-2000 M6X 80料：Q235-A螺母標(biāo)記:螺母 GB/T41-2000M16X2料：Q235-A墊圈標(biāo)記:第七章壓力試驗(yàn)墊圈 GB/T 95 - 2002 -16-100 HV。壓壓力試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)設(shè)備的宏觀強(qiáng)度（是否有異常變形）和致密性（有無(wú)泄漏） 力試驗(yàn)是化工容器及設(shè)備出廠時(shí)必須進(jìn)行的工序。7.1水室的水壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力的確定Pt且不小于（p +0.1）MPa其中:p 設(shè)計(jì)

35、壓力,取p 1.10.2 MPa ；材料在試驗(yàn)溫度下的許用應(yīng)力,取113MPa ；材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，取113MPa。113將已知值代入上式得：pT 1.25 1.1 0.20.275(MPa)1130.32MPa。MPa 。因?yàn)?Pt 0.275MPa v( p +0.1 ) =0.32 MPa，所以取 Pt壓力表的量程：2 Pt =2 X 0.32= 0.64 MPa 或 0.48 1.28水溫5C壓力試驗(yàn)的強(qiáng)度校核液壓試驗(yàn)時(shí)筒體產(chǎn)生的最大應(yīng)力max 為:maxPt (DiSn C)2(Sn C)代入已知值得:max°.32(7°05 ®30.0(MP

36、a)2(5 1.25)因 max = 30.0 MPa v 0.9 s =0.9 X 235X 0.85=179.8 MPa，故液壓強(qiáng)度足夠。水壓試驗(yàn)的操作在保持水室表面干燥的條件下，首先用水將水室的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.32 MPa，保壓不低于30min，然后將壓力緩慢降至 0.256 MPa，保壓足夠長(zhǎng)時(shí)間，檢 查所有焊縫和連接部位有無(wú)泄露和明顯的殘留變形。若質(zhì)量合格，緩慢降壓將罐體的水排凈，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(yàn)試驗(yàn)壓力的確定真空容器按規(guī)定做壓試驗(yàn)，且試驗(yàn)壓力為0.2 MPa，故取Pt 0.2MPa。壓力表的量程：

37、2 pT =2 X0.2= 0.4 MPa 或 0.3 0.8 MPa。操作介質(zhì)：空氣；溫度15C壓力試驗(yàn)的強(qiáng)度校核氣壓試驗(yàn)時(shí)錐體產(chǎn)生的最大應(yīng)力max為:maxPt (Di Sn C)12(Sn C) con代入已知值得:0.2(7005 1.25)max2(5 1.25)cos19o19.85(MPa)因 max = 19.85 MPa v 0.8 s =0.8 X 235X 0.85=160 MPa，故氣壓強(qiáng)度足夠。氣壓試驗(yàn)的操作做氣壓試驗(yàn)時(shí)，緩慢將壓力升至0.02 MPa，保持5min并進(jìn)行初檢。合格后繼續(xù)升壓至0.1 MPa，其后按每級(jí)的0.02 MPa級(jí)差，逐級(jí)升至試驗(yàn)壓力0.2 M

38、Pa，保持30 min ,然后再降至0.174 MPa，保壓足夠長(zhǎng)時(shí)間，同時(shí)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(yàn).第八章 支座的設(shè)計(jì)8.1 設(shè)備工作時(shí)總質(zhì)量的估算設(shè)備工作時(shí)的總質(zhì)量由兩部分構(gòu)成，一、設(shè)備金屬的質(zhì)量（Q1 ）；二、操作介質(zhì)的的質(zhì)量（ Q2 ），總質(zhì)量： Q Q1 Q2。8.1.1 設(shè)備金屬的質(zhì)量 Q1 的估算（一）水室的金屬質(zhì)量水室的主要金屬質(zhì)量 Qs : Qs = Qt +2 Qf + Qj + Qy +Q封其中：Qt 筒體質(zhì)量，對(duì)于 Di 700mm、Sn 5mm的圓筒，每米的質(zhì)量為 87kg，取Qt =0.49 X 87=42.63kg ;QF 法蘭質(zhì)量，對(duì)于

39、 DN 700、 PN 0.25的容器法蘭，查表知 QF =37.07kg ；Qj 壓力表接管質(zhì)量， 對(duì)于 DN 20 、 PN 0.25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Qj=0.91kgQy 進(jìn)液接管質(zhì)量，對(duì)于 DN 250、PN 0.25的突面板式管法蘭，查表知法蘭質(zhì)量為 8.96kg 、接管每米質(zhì)量為 7.84kg ，取 QY=8.96+7.84=16.8kg封頭質(zhì)量一Q封 3.14 0.352 0.02 7.9 103 60.78Qs=2.63+2X37.07+0.91+16.8 +60.78=195.26=196kg（二）真空室的金屬質(zhì)量真空室的

40、金屬質(zhì)量 QZ： QZ =Qq+QF1+QF2+Qj+Qg其中：Qq 殼體質(zhì)量，近似按Di 700mm、Sn 5mm的圓筒計(jì)算，每米的質(zhì)量為62kg,取 Qq=87X 1.2=104.4 kg ；Qf1 上法蘭質(zhì)量，對(duì)于DN 700、PN 0.25的容器法蘭，查表知Qf =37.07kg ；Qf2 下法蘭質(zhì)量，對(duì)于DN 200、PN 0.25突面板式管法蘭，查表知QF2 =6.85kg ；Qj真空表接管質(zhì)量，對(duì)于DN 20、PN 0.25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Qj=0.91kgQg 進(jìn)氣接管質(zhì)量，對(duì)于DN 250、PN 0.25的突面板式管法蘭，查

41、表知法蘭質(zhì)量為8.96kg、接管質(zhì)量7.84kg，故接管質(zhì)量4.728kg，取Qg =l6.8kgQs= 104.4+37.07+6.85+0.91 + 16.8=166.03=167kg（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(jì)算，其質(zhì)量為：Qp 3.14 0.352 0.03 7.9 103=91.2kg單個(gè)噴嘴的金屬質(zhì)量近似為m 1.39 kg，噴嘴數(shù)19,總質(zhì)量為：26.4kg。（四）尾管的金屬質(zhì)量對(duì)于DN 200、PN 0.25的突面板式管法蘭，查表知法蘭質(zhì)量為6.85kg，規(guī)格219X 6的無(wú)封鋼管，其每米的質(zhì)量為31.52kg，長(zhǎng)度為10m總質(zhì)量為315.2kg。（五）

42、附件的金屬質(zhì)量附件包括72個(gè)螺栓、72個(gè)螺母、144個(gè)金屬平墊圈、5個(gè)非金屬墊片、四個(gè)耳式支座。單個(gè)螺栓的質(zhì)量按 M 16X 80的規(guī)格確定，查 螺栓的標(biāo)準(zhǔn)知，單個(gè)螺栓的質(zhì)量0.165 kg ,螺栓的總質(zhì)量為：72 X 0.165=11.88kg。單個(gè)螺母的質(zhì)量按 M 16X 2的規(guī)格確定，查 螺母的標(biāo)準(zhǔn)知，單個(gè)螺母的質(zhì)量0.029kg ,螺母的總質(zhì)量為：72 X 0.029=2.09kg。144個(gè)金屬平墊圈、5個(gè)非金屬墊片的質(zhì)量近似取螺母的總質(zhì)量，即：2.08 kg單個(gè)耳式支座初步取 3 kg，總質(zhì)量為：3 X 4=12 kg。Q1 =196+167+91.2+7.74 +6.85+315.

43、2+11.88+2.088+2.088+12=809.958（kg） =810 kg操作介質(zhì)的質(zhì)量（）的估算水室的容積：V1 =n （0.72 0.49+0.2732 0.15） =0.197m34n223真空室的容積：V2=（0.72 1.2+0.2732 0.15）=0.47m34尾管的容積：V3 =n 0.22 10=0.314m34總?cè)莘e為：V 0.1970.47 0.3140.981m3操作介質(zhì)按水計(jì)算，則操作介質(zhì)的總質(zhì)量Q2為：0.981 X 1000=981 ( kg)QQi Q2 =810+981=1791 ( kg) =17.91KN8.2支座的選型及尺寸設(shè)計(jì)支座的選型立式多

44、噴嘴水噴射真空泵需要設(shè)置在操作平臺(tái)上，且外部無(wú)保溫層，故選用A型耳式支12）。座。支座的數(shù)量：4個(gè)，在真空室的圓筒上沿圓周方向分布(見(jiàn)圖單個(gè)支座承受的載荷為：Q/2 127.91/ 2 8.96支座的尺寸設(shè)計(jì)根據(jù)支座承受的載荷 8.96 KN DN 700查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(jiàn)圖23。 支座標(biāo)記：JB/T4725 92 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(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算9.1水室開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算水室的筒體上有兩個(gè)開(kāi)孔，即儀表接口和進(jìn)水管接口。 由于進(jìn)水管開(kāi)孔尺寸最大， 因此,只需對(duì)進(jìn)水管孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。A dSo 2SoSet(1

45、fr)式中：ddi 2C = 273-8 X 2+2(1+8 XI 0%)= 260.6 ( mm)SoSntCPcD2fTpC1.1 0.2 7002 113 0.85 1.1 0.20.8(mm)8 1 8 10%6.2(mm)ntrr將已知值代入得：A dSo 2SoSet(1 fr) 260.6 0.8 2 0.8 6.2(1 1)=208.48 (mrr)fr=163/113=1.45 > 1.0，取 1.0有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計(jì)算一、 筒體起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積A的計(jì)算A1 (B d)(Se So) 2Set(Se S°)(1 fr)B 2d 2 260.6 52

46、1.2(mm)式中B d 2Sn 2Snt 260.6 2 5 2 8 286.6(mm)取兩者中較大值，取 B 420.4mm筒體的有效壁厚 Se Sn C = 5-1.25 = 3.75 ( mm)將已知值代入得：A (521.2 260.6)(3.750.8) 2 6.2(3.75 0.8)(1 1)=768.77 (mrn)二、 接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積A的計(jì)算A 2g(Set S°t)fr 2h2(Set C)fr卜山 h1 JdSntJ260.68 45.66(mm)代”十七亠一,居式中1- ntv 7取兩者中較小值，h 45.66(mm)hj 200mmh20cPcdi1

47、.1 0.2 (273 16)/、SOtJ =0.174 (mm)2pc2 163 1.0 1.1 0.2將上述值代入得：2A2=2 45.66 (6.2 -0.174) 1.0+2 0 (6.21 8 10%) = 550.3 ( mm)三、焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積人的計(jì)算焊縫高度K > Snt = 8 ( mm)1 2 1 2 2 A3 =K2 =8=32 ( mm )2起補(bǔ)強(qiáng)作用的總面積為：AAA 768.77+550.3+32=1351.07( mm )補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定2 2 因?yàn)?A A A =768.77+550.3+32=1351.07( mm )> A = 122mm

48、所以不需要補(bǔ)強(qiáng)。9.2真空室開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算真空室的筒體上有兩個(gè)開(kāi)孔，即儀表接口和進(jìn)氣管接口。由于進(jìn)氣管開(kāi)孔尺寸最大，因此，只需對(duì)進(jìn)氣管孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。真空室的筒體開(kāi)孔后被削弱的金屬面積A的計(jì)算A0.5dSO2S°Set(1fr)式中：ddi2C = 273-16+2(1+8XI 0%)=260.6(mm)SoP'cDi1.10.2 7000.8(mm)2 tPc2 1130.85 1.1 0.2SetSntC 81 8 10%6.2(mm)frntt-=163/113=1.44 > 1.0，取 1.0將已知值代入得:A0.5260.60.8 2 0.86.2(1 1

49、)=104.08(mrf)922有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計(jì)算一、 筒體起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積A的計(jì)算A (B d)(Se So) 2Set(Se S°)(1f)、B 2d 2 260.6 521.2(mm)工式'中B d 2Sn 2Snt260.6 2 5 2 8 286.6(mm)取兩者中較大值，取 B 521.2mm筒體的有效壁厚 Se Sn C = 5-1.25 = 3.75 ( mm)將已知值代入得：A (521.2 260.6)(3.750.8) 2 6.2(3.750.8)(1 1)768.77(mm2)二、 接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積A的計(jì)算2h1(SetSOt )

50、f r2h2(Set C)fr式中hlhi.武 260.6 8 45.66(mm)取兩者中較小值,200mmh145.66mmh20Pcdi1.1 0.2 (273 16)/、SOtF =0.174 (mm)2 pc 2 163 1.0 1.1 0.2將上述值代入得：A2=2 45.66 (6.2 -0.174) 1.0+2 0 (6.21 8 10%) = 550.3 ( mm2)-82=32 ( mm2)2、焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積Aj的計(jì)算焊縫高度 K > Snt = 8 ( mm) A = - K22起補(bǔ)強(qiáng)作用的總面積為:2A A 人 768.77+550.3+32=1351.07

51、( mm )補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定2 2 因?yàn)?A A A =768.77+550.3+32=1351.07( mm )> A = 104.08 mm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(jì)焊接是將需要連接的零件，通過(guò)在連接處加熱熔化金屬得到結(jié)合的一種加工方法，是-種不可拆連接。具有工藝簡(jiǎn)單、連接強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)重量輕等優(yōu)點(diǎn)，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(jì)；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(jì)；儀表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(jì)；法蘭的焊接按