課程設(shè)計(jì)立式多噴嘴水噴射真空泵設(shè)計(jì)

1、立式多噴嘴水噴射真空泵設(shè)計(jì)前言水噴射真空泵具有能耗低，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，加工容易，工作可靠無泄漏無運(yùn)動(dòng)部件維護(hù)( 維修) 簡單等優(yōu)點(diǎn)。這使得水噴射真空系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。目前多級(jí)串連的組合式水噴射泵機(jī)組已經(jīng)投入使用， 可以獲得很高的真空度。然而雖然水噴射泵應(yīng)用前景廣闊，但是從目前國內(nèi)使用來看水噴射泵真空系統(tǒng)的使用并不普遍原因很多，歸結(jié)起來主要有（1）設(shè)計(jì)人員受傳統(tǒng)觀念束縛首先考慮機(jī)械式真空設(shè)備，采用其他的真空設(shè)備往往會(huì)承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，且易受業(yè)主的影響。（2）業(yè)主根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，往往認(rèn)識(shí)不到水噴射泵真空系統(tǒng)的各種優(yōu)勢(shì)，會(huì)提出采用機(jī)械式真空設(shè)備的要求。（3）社會(huì)的普及情況，從而形成一種慣性，得不到進(jìn)一步的推廣

2、。（4）設(shè)計(jì)制作及使用方面的原因正是因?yàn)檫@些原因，雖然水噴射泵真空設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)多年。采用水噴射真空系統(tǒng)從各方面來說都是效益顯著的，在實(shí)際生產(chǎn)使用中由于設(shè)計(jì)制作安裝及使用過程中存在的各種問題，往往出現(xiàn)系統(tǒng)無法達(dá)到系統(tǒng)能力或設(shè)備短壽命等情況。因此優(yōu)良的設(shè)計(jì)制作，以及正確的安裝使用及維護(hù)可以充分發(fā)揮水噴射真空系統(tǒng)的能力，提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本。 最次再次感謝張茂潤老師，在這炎炎夏日，不辭辛苦的指導(dǎo)我們完成設(shè)計(jì)。對(duì)此表示由衷的感謝。前言1第一章：水室的設(shè)計(jì)11.1 水室筒體的設(shè)計(jì)11.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定11.1.2 筒體壁厚的強(qiáng)度計(jì)算21.1.3 筒體壁厚的剛度計(jì)算21.2筒體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

3、2法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型21.2.2 墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母、墊圈的設(shè)計(jì)31.3 進(jìn)液管的設(shè)計(jì)41.3.1 進(jìn)液管直徑的設(shè)計(jì)4進(jìn)液管長度的設(shè)計(jì)及裝配尺寸4進(jìn)液管法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)4一、管法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型4二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母的設(shè)計(jì)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(jì)61.5.1 接管的設(shè)計(jì)61.5.2 法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)7一、法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型7二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母的設(shè)計(jì)71.6水室的部件圖8第二章：平板封頭的設(shè)計(jì)92.1平板封頭的強(qiáng)度計(jì)算9設(shè)計(jì)參數(shù)的確定92.1.2 平板封頭壁厚的設(shè)計(jì)92.1.3 平板封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10第三章 噴板的設(shè)計(jì)1

4、13.1 噴嘴孔在噴板上的布置113.2 噴板的穩(wěn)定性計(jì)算123.2.1 設(shè)計(jì)外壓的確定123.2.2 穩(wěn)定性計(jì)算12第四章 真空室的設(shè)計(jì)134.1 真空室的長度設(shè)計(jì)13圓筒的長度設(shè)計(jì)14一、進(jìn)氣管直徑的確定14二、圓筒長度的確定14圓錐殼的長度設(shè)計(jì)144.2 真空室的穩(wěn)定性計(jì)算15設(shè)計(jì)外壓的確定15筒體壁厚的設(shè)計(jì)15一試差法15二、圖算法164.2.3 圓錐殼壁厚的設(shè)計(jì)164.3 真空室的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17外壓圓筒的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17外壓圓錐殼的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17一、管法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型17二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母的設(shè)計(jì)18進(jìn)氣管法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19一、法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型

5、19二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母的設(shè)計(jì)19進(jìn)氣管的裝配尺寸20支座的裝配尺寸20真空表接管的裝配尺寸204.4 真空室的部件圖20第五章 噴嘴的設(shè)計(jì)215.1噴嘴的設(shè)計(jì)215.2防旋裝置的設(shè)計(jì)22第六章 喉管、尾管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)226.1 喉管的設(shè)計(jì)22尾管的設(shè)計(jì)236.2.2 法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23一、管法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型23二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母的設(shè)計(jì)24第七章 壓力試驗(yàn)257.1水室的水壓試驗(yàn)25試驗(yàn)壓力的確定25壓力試驗(yàn)的強(qiáng)度校核25水壓試驗(yàn)的操作257.2真空室的氣壓試驗(yàn)26試驗(yàn)壓力的確定26壓力試驗(yàn)的強(qiáng)度校核26氣壓試驗(yàn)的操作26第八章 支座的設(shè)計(jì)278.1 設(shè)備工作時(shí)總質(zhì)量的估

6、算27（一）水室的金屬質(zhì)量27（二）真空室的金屬質(zhì)量27（三）噴板及噴嘴的金屬質(zhì)量28（四）尾管的金屬質(zhì)量28（五）附件的金屬質(zhì)量28操作介質(zhì)的質(zhì)量（）的估算288.2支座的選型及尺寸設(shè)計(jì)29支座的選型29支座的尺寸設(shè)計(jì)29第九章 開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算309.1 水室開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算30水室的筒體開孔后被削弱的金屬面積的計(jì)算309.1.2 有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計(jì)算30一、筒體起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算30二、接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算31三、焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算319.1.3 補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定319.2真空室開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算32真空室的筒體開孔后被削弱的金屬面積的計(jì)算329.

7、2.2 有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計(jì)算32一、筒體起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算32二、接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算33三、焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算339.2.3 補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定33第十章 主要焊縫的結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì)34第十一章 裝配圖及主要部件圖的設(shè)計(jì)3511.1技術(shù)特性表3511.2接管表3611.3技術(shù)要求3611.4標(biāo)題欄及明細(xì)表3711.5 裝配圖及部件圖38參 考 文 獻(xiàn)38由設(shè)計(jì)條件單可知，設(shè)計(jì)的噴射真空泵的內(nèi)徑為，噴板上按等邊三角形方式布置若干個(gè)噴嘴，利用噴嘴將水的絕大部分靜壓能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使水高速噴出，將氣室中的氣體帶出而形成真空。裝置上設(shè)有2個(gè)工藝接口、4個(gè)耳式支座、2個(gè)測(cè)

8、控接口。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有：（1） 水室的強(qiáng)度、剛度計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（2） 平板封頭的強(qiáng)度計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（3）噴板的穩(wěn)定性計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（4）真空室的穩(wěn)定性計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（5）噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（6）喉管、尾管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（7）水室的水壓試驗(yàn)；（8）真空室的氣壓試驗(yàn)；（9）支座的選型及校核;（10）進(jìn)液管、進(jìn)氣管開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算；（11）主要焊縫的結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì)；（12）第一章：水室的設(shè)計(jì)Q235-B，法蘭材料選用16Mn，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： 1.1，取1.1=1.1×0.2液體靜壓： 按筒高近似為 估算=0.01，因=0.01<=0.011，故

9、可以忽略。計(jì)算壓力： = = 1.1×0.2設(shè)計(jì)溫度： 25+15=40焊縫系數(shù)： （單面焊透,不做無損探傷）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： 1 筒體壁厚的強(qiáng)度計(jì)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=，圓整筒體壁厚太大，應(yīng)重新假設(shè)，考慮到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)3800 ，2/1000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。圖2 法蘭的結(jié)構(gòu)與尺寸圖2 法蘭的結(jié)構(gòu)與尺寸1.2

10、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=500、PN=0.25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 500-0.25 JG/T4701-2002。材 料： 16Mn螺栓規(guī)格： 16螺栓數(shù)量： 20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3。墊片標(biāo)記：HG20606 墊片 FF 500-0.25 XB350本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A

11、級(jí)、GB/T41-2000）、平墊圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓長度的計(jì)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。=14與平板封頭聯(lián)接的螺栓長度為：取長度。GB/T5780-2000Q235-AGB/T41-2000 Q235-AGB/T 952002 1.3 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 q一般取0.6 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<，滿足開孔最大直徑的要求。進(jìn)液管長度的設(shè)計(jì)及裝配尺寸 設(shè)備外部沒有保溫層，由DN=200查表可知，

12、進(jìn)液管長度?。哼M(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：其中：筒體半徑，取250mm；筒體壁厚，取5mm；接管外徑，取219mm。，取。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=200、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4。法蘭法蘭 PL200-0.25 RF 16Mn圖4 進(jìn)液管法蘭的結(jié)構(gòu)與尺寸二、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5。墊片標(biāo)記：HG20606 墊

13、片 RF 200-0.25 XB350圖5 墊片的尺寸本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000）、平墊圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓長度的計(jì)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。14.8 螺栓的長度為： 取螺栓長度。GB/T5780-2000 Q235-AGB/T41-2000 Q235-AGB/T952002 1.4筒體長度的確定筒體的長度H：其中：筒體半徑，取250mm；筒體壁厚，取5mm；進(jìn)水管外徑，取219mm。取H = 400mm。1.5

14、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25×3。接管的長度。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：其中：筒體半徑，取250mm；筒體壁厚，取5mm；接管外徑，取25mm。，取。 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=0.25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6。法蘭法蘭 PL20-0.25 RF 16Mn圖6壓力表接管法蘭的結(jié)構(gòu)及尺寸二、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25，操作壓力為0.2，由墊片選用表可知：選用橡膠墊

15、片，材料為橡膠板（GB/T3985）。墊片的尺寸如圖7。圖7墊片的尺寸圖7 墊片的尺寸墊片標(biāo)記：HG20606 墊片 RF 20-0.25 XB350本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000）、平墊圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓長度的計(jì)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。8.42.0取螺栓長度。 GB/T5780-2000 Q235-AGB/T41-2000 Q235-AGB/T952002 1.6水室的部件圖圖8。 圖8 水室部件圖 圖8 水室

16、部件圖第二章：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內(nèi)，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，工作溫度為材料選用Q235B。設(shè)計(jì)參數(shù)的確定2.1.2 平板封頭壁厚的設(shè)計(jì)Q235B 平板封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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，在噴嘴時(shí)，為防止噴嘴與水室內(nèi)壁出現(xiàn)干涉，徑取，噴嘴孔在480mm的范圍內(nèi)進(jìn)行，噴嘴孔的個(gè)數(shù)及布置如圖10。噴嘴孔數(shù)量為13，噴嘴

17、孔中心線距離為105mm。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(jì)算 設(shè)計(jì)外壓的確定3.2.2 穩(wěn)定性計(jì)算假設(shè)噴板的壁厚為，。由噴板的當(dāng)量半徑和，計(jì)算出。用 =0.125 計(jì)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(diǎn)水平對(duì)應(yīng)的值系數(shù)約為100。許用外壓按下式計(jì)算：因?yàn)? 所以假設(shè)壁厚為滿足穩(wěn)定性要求，但考慮到噴板上需要開設(shè)19個(gè)最大直徑為的圓孔，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)致引射流體過早破碎，使抽氣量下降，一

18、般噴板的壁厚取25-30mm。本設(shè)計(jì)取。 圖11 噴板的結(jié)構(gòu)與尺寸噴板的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖11。第四章 真空室的設(shè)計(jì)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(shí)，會(huì)將水流周圍的氣體以摩擦、撞擊、挾帶的方式帶出，在氣室內(nèi)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，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C 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) 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-

19、耳式支座圖12 真空室的結(jié)構(gòu)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(jì)。圓筒的長度設(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（120m3/h）一定時(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，在滿足開孔的條件下，進(jìn)氣管直徑取大較好。由于，最大開孔直徑且不過520，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 的

20、長度為： 圓整取圓錐殼的長度設(shè)計(jì)圓、的，故取。的長度為：1000-400=600 mm，所以半角，因故設(shè)計(jì)合理，的長度滿足要求。4.2 真空室的穩(wěn)定性計(jì)算設(shè)計(jì)外壓的確定對(duì)于筒體壁厚的設(shè)計(jì)一試差法 假設(shè)圓筒的壁厚為， 、由公式計(jì)算出臨界長度值為：筒體的計(jì)算長度計(jì)由前面可知：因?yàn)椋酝搀w為短圓筒。由得：， 對(duì)于筒體穩(wěn)定系數(shù)，因?yàn)楸诤衿?，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(diǎn)做水平線與對(duì)應(yīng)的線相交，由交點(diǎn)做垂直線與水平軸相交，找到交點(diǎn)的系數(shù)值約0.0013。在圖15-5中的橫坐標(biāo)上找到0.0013，由此做

21、垂直線與150的溫度線相交，交點(diǎn)水平對(duì)應(yīng)的值系數(shù)約為110。圓筒的許用外壓按下式計(jì)算：=， 因?yàn)?，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 圓錐殼壁厚的設(shè)計(jì)承受外壓圓來代替圓圓圓圓。假設(shè)圓的壁厚為，但考慮到其與筒體的焊接和加工的要求，故取圓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(jì)外壓圓筒的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000）

22、、平墊圈（100HV、GB/T 95-2002）與噴板聯(lián)接的螺栓長度為：取。GB/T5780-2000Q235-AGB/T41-2000 Q235-AGB/T 952002 外壓圓錐殼的法蘭聯(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=150、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13。法蘭法蘭 PL150-0.25 RF 16Mn圖14 墊片的尺寸二、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14。墊片標(biāo)記：

23、HG20606 墊片 RF 150-0.25 XB350 本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000）、平墊圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓長度的計(jì)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。14.8螺栓的長度為：圖15進(jìn)氣管法蘭的結(jié)構(gòu)及尺寸取螺栓長度。 GB/T5780-2000Q235-AGB/T41-2000 Q235-AGB /T 952002 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=200、PN=0.25查表可知：法蘭的

24、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。法蘭法蘭 PL200-0.25 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 200-0.25 XB350 本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000）、平墊圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓長度的計(jì)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

25、（）、螺栓伸出長度(0.30.5)確定。18、3螺栓的長度為：取長度。 GB/T5780-2000 Q235-AGB/T41-2000 Q235-AGB/T 952002 -16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：其中：筒體半徑，取250mm；筒體壁厚，取5mm；接管外徑，取219mm。，取。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：400-40-40=320（mm），因此，。真空表接管的裝配尺寸=取。4.4 真空室的部件圖圖 17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

26、將水的絕大部分靜壓能轉(zhuǎn)化為動(dòng)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)徑一般取，本設(shè)計(jì)取。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。圖18 噴嘴的結(jié)構(gòu)及尺寸 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)致水溫升高，真空度降低；同時(shí)會(huì)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(jì)6.1

27、喉管的設(shè)計(jì)圓法蘭相聯(lián)，下端與法蘭相聯(lián)。其結(jié)構(gòu)與尺寸如圖20。結(jié)構(gòu)與尺寸6.2 尾管的設(shè)計(jì)法蘭相聯(lián)，法蘭選用DN125、PN0.25的突面板式管法蘭。DN125，接管的規(guī)格為153×3，長度。 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=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)與尺寸圖21 喉管的結(jié)構(gòu)與尺寸二、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 墊片的尺寸墊片標(biāo)記：H

28、G20606 墊片 RF 125-0.25 XB350本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000）、平墊圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓長度的計(jì)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。14.8螺栓的長度為：取長度。GB/T5780-2000Q235-AGB/T41-2000 Q235-AGB/T 952002 -第七章 壓力試驗(yàn)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（有無泄漏）。壓力試驗(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

29、室的水壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力的確定 且不小于（+0.1） 其中：設(shè)計(jì)壓力，取；材料在試驗(yàn)溫度下的許用應(yīng)力，取113；材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，取113。將已知值代入上式得：（+0.1）=0.32，所以取。壓力表的量程：2=2×0.32= 0.64或0.481.28。水溫5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)力為：代入已知值得： 因21.490.9=0.9×235×0.6=126.9，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(shí)間，檢查

30、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(yàn)試驗(yàn)壓力的確定0.2，故取。壓力表的量程：2=2×0.2= 0.4或0.30.8。操作介質(zhì)：空氣；溫度15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)力為：代入已知值得： 因14.00.8=0.8×235×0.65=112.8，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，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(jí)的0.02級(jí)差，逐級(jí)升至試驗(yàn)壓力0.2，保持30，

31、然后再降至0.174，保壓足夠長時(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（）；二、操作介質(zhì)的的質(zhì)量（），總質(zhì)量：。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+Q封其中：筒體質(zhì)量，對(duì)于、的圓筒，每米的質(zhì)量為62kg，取 =0.40×62=24.8kg；法蘭質(zhì)量，對(duì)于、的容器法蘭，查表知=23.7 kg；壓力表接管質(zhì)量，對(duì)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0.31kg，取=0.91kg進(jìn)液接管質(zhì)量，對(duì)于、的突面板式管法蘭

32、，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0.2×31.52=6.304kg，取=6.85+6.304=13.154kg封頭質(zhì)量= 24.8+2×22.7+0.91+13.15 +21.7=105.96=106kg（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(jì)算，每米的質(zhì)量為62kg，取 =62 kg；上法蘭質(zhì)量，對(duì)于、的容器法蘭，查表知=22.7 kg；下法蘭質(zhì)量，對(duì)于、突面板式管法蘭，查表知=5.14kg；真空表接管質(zhì)量，對(duì)于、的突面板式管法蘭，查表知法蘭質(zhì)量為kg、接管質(zhì)量為=0.91kg進(jìn)氣接管質(zhì)量，對(duì)于、

33、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，=13.154kg= 62+22.7+5.14+0.91+13.15=103.9=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(jì)算，其質(zhì)量為：噴嘴的金屬質(zhì)量近似為 kg，噴嘴數(shù)13，總質(zhì)量為：18.07kg。（四）尾管的金屬質(zhì)量對(duì)于、的突面板式管法蘭，查表知法蘭質(zhì)量為4.53kg，規(guī)格的質(zhì)量為9.62kg質(zhì)量為96.2kg。（五）附件的金屬質(zhì)量附件包括80個(gè)螺栓、80個(gè)螺母、160個(gè)金屬平墊圈、6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 16×80的規(guī)格確定，

34、查螺栓的標(biāo)準(zhǔn)知，單個(gè)螺栓的質(zhì)量 kg，螺栓的總質(zhì)量為：80× kg。單個(gè)螺母的質(zhì)量按M 16×2的規(guī)格確定，查螺母的標(biāo)準(zhǔn)知，單個(gè)螺母的質(zhì)量kg，螺母的總質(zhì)量為：80× kg。160個(gè)金屬平墊圈、6個(gè)非金屬墊片的質(zhì)量近似取螺母的總質(zhì)量，即：kg單個(gè)耳式支座初步取 kg，總質(zhì)量為：3× kg。=106+105+46.5+96.2kg 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(jì)算，則操作介質(zhì)的總質(zhì)量為：0.42×1000=420（kg）=406.14kg8.2支座的選型及尺寸設(shè)計(jì)支座的選型立式多噴嘴水噴射真

35、空泵需要設(shè)置在操作平臺(tái)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(gè)，在真空室的圓筒上沿圓周方向分布（見圖12）。單個(gè)支座承受的載荷為：支座的尺寸設(shè)計(jì)根據(jù)支座承受的載荷4.135KN、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)果見圖23。支座標(biāo)記：JB/T472592 支座A1材料：Q235-A·F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(jì)計(jì)算9.1 水室開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算水室的筒體上有兩個(gè)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(duì)進(jìn)水管孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。水室的筒體開孔后被削弱的金屬面積的計(jì)算式中：219-12+2(1+6×10%

36、)（） =170.26（mm2） 有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計(jì)算一、筒體起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算筒體的有效壁厚5-1.253.75（）=617.99（mm2）二、接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算式中 取兩者中較小值，（）2）三、焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算焊縫高度6（）62=182）起補(bǔ)強(qiáng)作用的總面積為：617.99+302.5+18=938.49() 補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定 因?yàn)?17.99+302.5+18=938.49()>170.26所以不需要補(bǔ)強(qiáng)。9.2真空室開孔補(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(duì)進(jìn)氣管孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。真

37、空室的筒體開孔后被削弱的金屬面積的計(jì)算= 9.2.2 有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計(jì)算一、筒體起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算二、接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算（）三、焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算起補(bǔ)強(qiáng)作用的9.2.3 補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定617.99+302.5+18=938.49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(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

38、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)；法蘭的焊接按相應(yīng)法蘭標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。有關(guān)的設(shè)計(jì)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(jì)11.1技術(shù)特性表 技術(shù)特性表 MPa680mmHg MPa MPa11.2接管表接管表編號(hào)名 稱a200PN0.25DN200HG20592RF氣體進(jìn)口bPN 0.25DN20 HG20592RF

39、接口cPN0.25DN200HG20592RF進(jìn)水管dPN 0.25DN 20HG20592RF接口11.3技術(shù)要求技 術(shù) 要 求 （1）本設(shè)備按150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(yàn)和驗(yàn)收，并接受勞動(dòng)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(hào)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(duì)接焊縫為DU19，接管與筒體、封頭的焊縫為G1，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332389規(guī)定中級(jí)合格；超聲波探傷符合JB 115281規(guī)定中級(jí)合格。（5）壓力試驗(yàn)和致密性試驗(yàn)水室制造完畢后，以0.32進(jìn)行水壓試驗(yàn)；真空室以0.2的壓縮空氣做內(nèi)壓進(jìn)行致密性試驗(yàn)。（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(yàn)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GB/T95-2002墊圈30 /17 =3mm 16100HVGB/T41-2000螺母M 16×28Q235-AGB/T5780-2000螺栓M 16×808Q235-AJB/T4725-2000耳式支座B24Q235-A·F 組合件HG205