多噴嘴立式噴射真空泵設計課程設計

1、 前 言 本次課程設計歷時一周，是以學習化工設備為基礎進行的一次課程設計。在設計過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性和經(jīng)濟合理性。本設計書根據(jù)真空泵的設計參數(shù)，對真空泵的主要元件進行了強度，剛度，穩(wěn)定性的計算和設計。對真空泵的附件進行了選型，以及對真空泵質量檢驗方法使用和進行焊縫的結構設計。最后提供了真空泵的裝配圖和水室部件圖 隨著我國高等教育事業(yè)的迅猛發(fā)展，社會用人機制的變革，化工類專業(yè)質量體系認證及卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的實施，實用型的設計已經(jīng)是迫在眉睫。本設計書正是關于立式多噴嘴水噴射真空泵的設計。 本設計書根據(jù)真空泵的設計參數(shù)，對真空泵的主要元件如水室、真空室、噴板、

2、噴嘴、喉管、尾管等進行了強度，剛度，穩(wěn)定性的計算和設計。對真空泵的附件進行了選型，以及對真空泵質量檢驗方法使用和進行焊縫的結構設計。最后提供了真空泵的裝配圖和水室部件圖。 化工單元操作設備設計是將化工原理及化工設備機械基礎課程結合的一個總結性教學環(huán)節(jié)，是學生綜合運用所學知識從事化工單元操作設備設計的訓練過程。通過該環(huán)節(jié)，可培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和獨立工作的能力，是化工類及其相關專業(yè)極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié)之一。 再次特別感謝張茂潤老師為本人提供的技術指導以及寶貴的經(jīng)驗。 在本次課程設計編寫過程中，參考借鑒了許多優(yōu)秀教材和工程設計資料，使編者受益匪淺，在此表示衷心的感謝！ 由于本人水平有限，

3、加之又是初次進行設計，所以設計書中存在諸多不完善之處，敬請廣大同仁和讀者指正，以使本設計日臻完善。 目 錄第一章 水室的設計41.1 水室筒體的設計51.1.1 設計參數(shù)的確定51.1.2 筒體壁厚的強度計算61.2筒體法蘭聯(lián)接結構的設計6法蘭的設計及密封面的選型61.2.2 墊片的設計及螺栓、螺母、墊圈的設計71.3 進液管的設計81.3.1 進液管直徑的設計8進液管長度的設計及裝配尺寸8進液管法蘭聯(lián)接結構的設計9一、管法蘭的設計及密封面的選型9二、墊片的設計及螺栓、螺母的設計91.4筒體長度的確定101.5壓力表接管及法蘭聯(lián)接結構的設計111.5.1 接管的設計111.5.2 法蘭聯(lián)接結構

4、的設計11一、法蘭的設計及密封面的選型11二、墊片的設計及螺栓、螺母的設計111.6水室的部件圖12第二章 平板封頭的設計132.1平板封頭的強度計算13設計參數(shù)的確定132.1.2 平板封頭壁厚的設計132.1.3 平板封頭的結構設計14第三章 噴板的設計143.1 噴嘴孔在噴板上的布置143.2 噴板的穩(wěn)定性計算153.2.1 設計外壓的確定153.2.2 穩(wěn)定性計算15第四章 真空室的設計164.1 真空室的長度設計17圓筒的長度設計17一、進氣管直徑的確定17二、圓筒長度的確定18圓錐殼的長度設計184.2 真空室的穩(wěn)定性計算18設計外壓的確定18筒體壁厚的設計19一、試差法19二、圖

5、算法194.2.3 圓錐殼壁厚的設計204.3 真空室的法蘭聯(lián)接結構設計21外壓圓筒的法蘭聯(lián)接結構設計21外壓圓錐殼的法蘭聯(lián)接結構設計22一、管法蘭的設計及密封面的選型22二、墊片的設計及螺栓、螺母的設計22進氣管法蘭聯(lián)接結構設計23一、法蘭的設計及密封面的選型23二、墊片的設計及螺栓、螺母的設計23進氣管的裝配尺寸24支座的裝配尺寸24真空表接管的裝配尺寸254.4 真空室的部件圖26第五章 噴嘴的設計275.1噴嘴的設計275.2防旋裝置的設計27第六章 喉管、尾管的結構設計286.1 喉管的設計286.2 尾管的設計29尾管的設計296.2.2 法蘭聯(lián)接結構設計29一、管法蘭的設計及密封

6、面的選型29二、墊片的設計及螺栓、螺母的設計30第七章 壓力試驗317.1水室的水壓試驗31試驗壓力的確定31壓力試驗的強度校核31水壓試驗的操作317.2真空室的氣壓試驗32試驗壓力的確定32壓力試驗的強度校核32氣壓試驗的操作32第八章 支座的設計338.1 設備工作時總質量的估算33設備金屬的質量的估算33（一）水室的金屬質量33（二）真空室的金屬質量33（三）噴板及噴嘴的金屬質量34（四）尾管的金屬質量34（五）附件的金屬質量34操作介質的質量（）的估算348.2支座的選型及尺寸設計35支座的選型35支座的尺寸設計35第九章 開孔補強的設計計算369.1 水室開孔補強的設計計算36水室

7、的筒體開孔后被削弱的金屬面積的計算369.1.2 有效補強區(qū)內(nèi)起補強作用的面積計算37一、筒體起補強作用金屬面積的計算37二、接管起補強作用金屬面積的計算37三、焊縫起補強作用金屬面積的計算379.1.3 補強面積的的確定389.2真空室開孔補強的設計計算38真空室的筒體開孔后被削弱的金屬面積的計算389.2.2 有效補強區(qū)內(nèi)起補強作用的面積計算38一、筒體起補強作用金屬面積的計算38二、接管起補強作用金屬面積的計算39三、焊縫起補強作用金屬面積的計算399.2.3 補強面積的的確定39第十章 主要焊縫的結構與尺寸設計40第十一章 裝配圖及主要部件圖的設計4111.1技術特性表4111.2接管

8、表4211.3技術要求4211.4標題欄及明細表4211.5 裝配圖及部件圖43參考文獻44第一章 水室的設計 1-法蘭；2-筒體；3-儀表接管；4-進液管圖1 水室的結構水室的作用：貯存具有一定壓力的引射流體水，并容納若干個噴嘴。由條件設計單中可知水室的工作壓力為，屬低壓設備；操作介質為水，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，其基本結構如圖1所示。1.1 水室筒體的設計1.1.1 設計參數(shù)的確定設計壓力： 1.1，取1.1=1.1×0.35液體靜壓： 按筒高近似為 估算=0.01，因=0.01<=0.019，故可以忽略。

9、計算壓力： = = 1.1×0.35設計溫度： 25+15=40焊縫系數(shù)： （單面焊透，局部無損探傷）鋼板負偏差： 0.25（GB6654-96）因設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 筒體壁厚的強度計算假設筒體壁厚的，由Q235-B、=25、查鋼板的許用應力表可知113。根據(jù)得：考慮，則，圓整由于，故假設的筒體壁厚太大，應重新假設，考慮到設計壓力較小，因此，強度條件已不是確定筒體壁厚的主要因素，應按剛度條件設計筒體壁厚。 1.1.3 筒體壁厚的剛度計算對于Q235-B制容器，當3800 ，2/1000且不小于3，另加圖2 法蘭的結構與尺寸并圓整至。故：

10、考慮到筒體加工壁厚不小于5mm，取。1.2筒體法蘭聯(lián)接結構的設計1.2.1法蘭的設計及密封面的選型根據(jù)法蘭的DN=600、PN=0.60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，結構及尺寸如圖2。法蘭標記： 法蘭 600-0.35 JB/T4701-2000。材 料： 16Mn螺栓規(guī)格：16螺栓數(shù)量：24法蘭數(shù)量：31.2.2 墊片的設計及螺栓、螺母、墊圈的設計根據(jù)密封的介質為水，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。墊片標記：HG20606 墊片 FF 600-0.35 XB350本設計選用六

11、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=32、=22(見第二章)、=3、=14.8、3、螺栓伸出長度取=0.4×18。與平板封頭聯(lián)接的螺栓長度為：= 32+22+3+14.8+2×3+0.4×18=93.2mm取長度L = 95mm螺栓標記： 螺栓GB/T5780-2000 M16×95材 料： Q235-A螺母

12、標記： 螺母GB/T41-2000 M16×2材 料： Q235-A墊圈標記： 墊圈GB/T 952002 -16-100 HV 1.3 進液管的設計1.3.1 進液管直徑的設計 取進液管液體流速 由得：根據(jù)得：由查鋼管標準可知：進液管250，外徑Do = 273mm、壁厚。開孔直徑、Do = 273mm<，滿足開孔最大直徑的要求。1.3.2進液管長度的設計及裝配尺寸 設備外部沒有保溫層，由DN=250查表可知，進液管長度?。哼M液氣管的中心線距筒體上法蘭密封面的尺寸（裝配尺寸）按下式計算：其中：筒體半徑，取300mm；筒體壁厚，取5mm；接管外徑，取273mm。，取H1 = 2

13、40mm。1.3.3進液管法蘭聯(lián)接結構的設計一、管法蘭的設計及密封面的選型根據(jù)管法蘭的DN=250、PN=0.60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，結構及尺寸如圖4。 圖4進液管法蘭的結構與尺寸法蘭標記：HG20592 法蘭 PL250-0.60 RF 16Mn二、墊片的設計及螺栓、螺母的設計根據(jù)密封的介質為水，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5。 墊片標記：HG20606 墊片 RF 250-0.60 XB350圖5 墊片的尺寸本設計選用六角頭螺栓（A級、GB/T5780-2000）、

14、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=32 =2 =14.8 1.5螺栓伸出長度取=0.4×18。 螺栓的長度為： 取螺栓長度。 螺栓標記： 螺栓GB/T5780-2000 M16×95 材 料： Q235-A螺母標記： 螺母GB/T41-2000 M16×2材 料： Q235-A墊圈標記： 墊圈GB/T952002 -16-100 HV1.4筒體長度的確定筒體的長度H：其中：筒體半徑

15、，取300mm；筒體壁厚，取5mm；進水管外徑，取273mm。取H = 470mm。1.5壓力表接管及法蘭聯(lián)接結構的設計1.5.1 接管的設計由條件設計單可知接管的DN=20，規(guī)格為25×3。接管的長度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：其中：筒體半徑，取300mm；筒體壁厚，取5mm；接管外徑，取25mm。，取。1.5.2 法蘭聯(lián)接結構的設計一、法蘭的設計及密封面的選型根據(jù)管法蘭的DN=20、PN=0.60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，結構及尺寸如圖6。法蘭標記：HG20592 法蘭 PL20-0.60 RF 16

16、Mn二、墊片的設計及螺栓、螺母的設計根據(jù)密封的介質為水，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7。圖7 墊片的尺寸墊片標記：HG20606 墊片 RF 20-0.60 XB350本設計選用六角頭螺栓（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 =14mm、=2、=8.4、2.0、螺栓伸出長度取=0.4

17、5;11。取螺栓長度。螺栓標記： 螺栓GB/T5780-2000 M10×50材 料： Q235-A螺母標記： 螺母GB/T41-2000 M10×1.5材 料： Q235-A墊圈標記： 墊圈GB/T952002 -10-100 HV 1.6水室的部件圖 圖8 水室部件圖第二章 平板封頭的設計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，同時可防止空氣中的雜質進入水室堵塞噴嘴。2.1平板封頭的強度計算 由于操作介質為水，工作溫度為，故材料選用Q235-B。2.1.1設計參數(shù)的確定設計壓力： 計算壓力： 設計溫度： 焊縫

18、系數(shù)： (整板加工)鋼板負偏差C1：腐蝕裕度C2： 2.1.2 平板封頭壁厚的設計 平板封頭的壁厚公式為：其中： 計算直徑，取墊片的中徑，即603 +（639-603）/2=621 mm；板邊結構特征系數(shù)，取0.3。 設封頭的壁厚為Sn=22.0mm，由Sn=22.0mm、Q235-B、查鋼板的許用應力表可知。由公式 得：圓整，因為=，所以假設Sn=22mm合理故封頭的壁厚為Sn=22mm2.1.3 平板封頭的結構設計圖9 平板封頭的結構與尺寸圖9 平板封頭的結構與尺寸平板封頭結構如圖9。 第三章 噴板的設計3.1 噴嘴孔在噴板上的布置由設計條件單可知，噴嘴孔在噴板上的布置形式為等邊三角形，考

19、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方向的投影徑取，噴嘴孔在580mm的范圍內(nèi)進行布置，噴嘴孔的個數(shù)及布置如圖10。噴嘴孔數(shù)量為30，噴嘴孔中心線距離為90mm。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 設計外壓的確定 噴板的設計外壓取其在工作過程中可能產(chǎn)生的最大壓差，取設計外壓：。3.2.2 穩(wěn)定性計算假設噴板的壁厚為，。由噴板的當量半徑和，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

20、相交，交點水平對應的值系數(shù)約為100。許用外壓按下式計算： 因為, 所以假設壁厚為滿足穩(wěn)定性要求，但考慮到噴板上需要開設19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，會使噴嘴產(chǎn)生較大的擺動，導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。本設計取。噴板的結構及尺寸如圖11。圖11 噴板的結構與尺寸第四章 真空室的設計真空室主要由外壓圓筒、錐殼、進氣管等構成，基本結構如圖12所示。其作用是當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)生負壓。由條件設計單中可知水室的工作壓力為

21、，屬低壓設備；操作介質為水，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，其基本結構如圖12所示。 4.1 真空室的長度設計真空室由圓筒和圓錐殼兩部分構成，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：。圓筒的長度設計一、進氣管直徑的確定進氣管直徑的大小對真空度的形成有非常重要的影響。當抽氣量（140m3/h）一定時，進氣管直徑越小，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，進氣管直徑取大較好。由于，最大開孔直徑且不過5

22、00，取。與之配套的接管公稱直徑為DN=250mm，規(guī)格為。設計開孔直徑為，考慮到與最大允許開孔直徑相近，本設計取接管的公稱直徑為，規(guī)格為，設計的開孔直徑為。根據(jù)DN=200mm、設備外無保溫層，可確定進氣管的長度為L = 150mm。二、圓筒長度的確定 圓筒的長度為： 圓整取L = 420 （mm）4.1.2圓錐殼的長度設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設計外壓的確定對于真空容器，取設計外壓：

23、 4.2.2筒體壁厚的設計一、試差法 假設圓筒的壁厚為， 、 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：， 對于筒體穩(wěn)定系數(shù)，因為，所以假設壁厚偏大，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、圖算法假設圓筒的壁厚為，、 ，則、。在圖15-4中的縱坐標上找到，自該點做水平線與對應的線相交，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，所以假設壁厚偏大，但考慮到化工容器的加

24、工壁厚不小于5mm，故取筒體的壁厚4.2.3 圓錐殼壁厚的設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行計算，但用錐殼的有效壁厚來代替圓筒的有效壁厚，錐殼的有效壁厚為：將外壓圓錐殼轉化為當量圓筒，其當量長度為：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600。假設圓錐殼的壁厚為，=3.605 mm，當量長度為：，則、在圖15-4中的縱坐標上找到，自該點做水平線與對應的線相交，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，交點水平對應的值系數(shù)約為110。按

25、下式計算許用外壓：=，因為，所以假設壁厚偏大，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)接結構設計外壓圓筒的法蘭聯(lián)接結構設計真空室的圓筒與噴板采用法蘭聯(lián)接結構，法蘭選用甲型平焊法蘭；密封面的型式為平面，結構及尺寸見圖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。螺栓標記： 螺栓GB/T5780-2000 M16×125材 料： Q2

26、35-A螺母標記： 螺母GB/T41-2000 M16×2材 料： Q235-A 圖13外壓圓錐殼下端管法蘭的結構及尺寸墊圈標記： 墊圈GB/T 952002 -16-100 HV 外壓圓錐殼的法蘭聯(lián)接結構設計一、管法蘭的設計及密封面的選型根據(jù)管法蘭的DN=150、PN=0.60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，結構及尺寸如圖13。法蘭標記：HG20592 法蘭 PL150-0.60 RF 16Mn二、墊片的設計及螺栓、螺母的設計根據(jù)密封的介質為水，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

27、如圖14。圖14 墊片的尺寸 墊片標記：HG20606 墊片 RF 150-0.60 XB350 本設計選用六角頭螺栓（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、=2、=14.8、1.5、螺栓伸出長度取=0.4×18。螺栓的長度為：取螺栓長度。螺栓標記： 螺栓GB/T5780-2000 M16×70材 料： Q235-A 圖15進氣管法蘭的結構及尺寸螺母標記

28、： 螺母GB/T41-2000 M16×2材 料： Q235-A墊圈標記： 墊圈GB /T 952002- 16-100 HV 4.3.3進氣管法蘭聯(lián)接結構設計一、法蘭的設計及密封面的選型根據(jù)管法蘭的DN=200、PN=0.60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，結構及尺寸如圖15。法蘭標記：HG20592 法蘭 PL200-0.60 RF 16Mn二、墊片的設計及螺栓、螺母的設計根據(jù)密封的介質為水，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16。圖16 墊片的尺寸 墊片標記：HG2060

29、6 墊片 RF 200-0.60 XB350本設計選用六角頭螺栓（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=22mm、=1.5、=18、3、螺栓伸出長度取=0.4×18。螺栓的長度為：取長度。螺栓標記： 螺栓GB/T5780-2000 M 16×80材 料： Q235-A螺母標記： 螺母GB/T41-2000 M 16×2材 料： Q235-A墊圈標記：

30、 GB/T 952002 -16-100 HV 4.3.4進氣管的裝配尺寸進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300mm；筒體壁厚，取5mm；接管外徑，取219mm。，取。4.3.5支座的裝配尺寸 支座護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：420-40-40=340（mm），因此，。4.3.6真空表接管的裝配尺寸=取。 圖17 真空室的部件圖4.4 真空室的部件圖 第五章 噴嘴的設計5.1噴嘴的設計噴嘴的作用是將水的絕大部分靜壓能轉化為動能，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

31、一般取，本設計取。由于噴嘴的出口部分磨損較嚴重，故噴嘴設計成兩段，上段在進口處設有十字擋環(huán)，以防止進入噴嘴的水流產(chǎn)生旋渦，使磨損更加嚴重。下段噴嘴可以定期進行更換。噴嘴的結構及尺寸如圖18。 上段噴嘴 下段噴嘴 組裝圖 圖18 噴嘴的結構及尺寸5.2防旋裝置的設計 具有一定壓力的水進入噴嘴時易產(chǎn)生旋渦，使部分靜壓能轉化為熱能，導致水溫升高，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置防旋裝置，材料選用聚四氟乙烯，結構與尺寸如圖19。 圖19 防旋十字擋板第六章 喉管、尾管的結構設計6.1 喉管的設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

32、方面起水封作用，以防止外部的大氣通過尾管進入真空室破壞真空。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)。其結構與尺寸如圖20。圖20 喉管的結構與尺寸圖21 喉管的結構與尺寸6.2 尾管的設計尾管的的作用主要是有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、PN0.60的突面板式管法蘭。尾管的公稱直徑為DN125，接管的規(guī)格為153×3，長度。圖216.2.2 法蘭聯(lián)接結構設計一、管法蘭的設計及密封面的選型根據(jù)管法蘭的DN=125、PN=0.60查表

33、可知：法蘭的類型為板式平焊管法蘭；密封面的型式為突面，結構及尺寸如圖21。圖21 喉管的結構與尺寸二、墊片的設計及螺栓、螺母的設計根據(jù)密封的介質為水，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。墊片的尺寸如圖22。圖22 墊片的尺寸墊片標記：HG20606 墊片 RF 125-0.60 XB350本設計選用六角頭螺栓（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

34、)確定。其中=20、=2、=14.8、3、螺栓伸出長度取=0.4×18。螺栓的長度為：取長度。螺栓標記： 螺栓GB/T5780-2000 M16×70 材 料： Q235-A螺母標記： 螺母GB/T41-2000 M16×2材 料： Q235-A墊圈標記： 墊圈GB/T 952002 -16-100 HV 第七章 壓力試驗壓力試驗的目的是檢驗設備的宏觀強度（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備出廠時必須進行的工序。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：設計壓力，?。徊牧显谠囼灉囟认碌脑S用應力，取113；

35、材料在設計溫度下的許用應力，取113。將已知值代入上式得：因為（，所以取。壓力表的量程：2=2×0.485= 0.97或0.481.28。水溫57.1.2壓力試驗的強度校核液壓試驗時筒體產(chǎn)生的最大應力為：代入已知值得： 因39.040.9=0.9×235×0.85=179.8，故液壓強度足夠。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0.485，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。若質量合格，緩慢降壓將罐體內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干罐

36、體。若質量不合格，修補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0.35，故取。壓力表的量程：2=2×0.35= 0.7或0.30.8。操作介質：空氣；溫度157.2.2壓力試驗的強度校核氣壓試驗時錐體產(chǎn)生的最大應力為：代入已知值得： 因29.310.8=0.8×235×0.85=160，故氣壓強度足夠。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

37、壓足夠長時間，同時進行檢查，如有泄露，修補后再按上述規(guī)定重新進行試驗。 第八章 支座的設計8.1 設備工作時總質量的估算設備工作時的總質量由兩部分構成，一、設備金屬的質量（）；二、操作介質的的質量（），總質量：。8.1.1設備金屬的質量的估算（一）水室的金屬質量水室的主要金屬質量：=+2+Q封其中：筒體質量，對于、的圓筒，每米的質量為74.5kg，取 =0.40×74.529.8kg；法蘭質量，對于、的容器法蘭，查表知=33.7 kg；壓力表接管質量，對于、的突面板式管法蘭，查表知法蘭質量為0.6kg、接管質量為0.31，取=0.91kg進液接管質量，對于、的突面板式管法蘭，查表知法

38、蘭質量為6.85kg、接管每米質量為31.52kg，故接管質量0.2×31.52=6.304kg，取=6.85+6.304=13.154kg封頭質量= 29.8+2×33.7+0.91+13.15 +42.54=153.8kg（二）真空室的金屬質量真空室的金屬質量：=+其中：殼體質量，近似按、的圓筒計算，每米的質量為74.5kg，取 =74.5kg；上法蘭質量，對于、的容器法蘭，查表知=33.7 kg；下法蘭質量，對于、突面板式管法蘭，查表知=5.14kg；真空表接管質量，對于、的突面板式管法蘭，查表知法蘭質量為0.6kg、接管質量為0.31，取=0.91kg進氣接管質量，

39、對于、的突面板式管法蘭，查表知法蘭質量為6.85kg、接管每米質量為31.52kg，故接管質量6.304kg，取=13.154kg= 74.5+33.7+5.14+0.91+13.15=124.9=127.5kg（三）噴板及噴嘴的金屬質量噴板的質量近似按平板封頭計算，其質量為：單個噴嘴的金屬質量近似為 kg，噴嘴數(shù)30，總質量為：41.7kg。（四）尾管的金屬質量對于、的突面板式管法蘭，查表知法蘭質量為4.08kg，規(guī)格240×3的無封鋼管，其每米的質量為9.62kg，長度為10m，總質量為96.2kg。（五）附件的金屬質量附件包括80個螺栓、80個螺母、160個金屬平墊圈、6個非金

40、屬墊片、四個耳式支座。單個螺栓的質量按M 16×95的規(guī)格確定，查螺栓的標準知，單個螺栓的質量0.165 kg，螺栓的總質量為：80×0.165=13.2 kg。單個螺母的質量按M 16×2的規(guī)格確定，查螺母的標準知，單個螺母的質量0.029kg，螺母的總質量為：80×0.029=2.32 kg。160個金屬平墊圈、6個非金屬墊片的質量近似取螺母的總質量，即：2.32kg單個耳式支座初步取3 kg，總質量為：3×4=12 kg。=106+105+46.5+41.7+4.53+96.2+13.2+2.32+2.32+12 =429.77（kg）=

41、430.0 kg8.1.2操作介質的質量（）的估算水室的容積：真空室的容積：尾管的容積：總容積為：操作介質按水計算，則操作介質的總質量為：0.542×1000=542（kg）=430+542=972（kg）=9.7KN 8.2支座的選型及尺寸設計8.2.1支座的選型立式多噴嘴水噴射真空泵需要設置在操作平臺上，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支座的尺寸設計根據(jù)支座承受的載荷4.85KN、查A型耳式支座標準確定支座的結構與尺寸，結果見圖23。支座標記：JB/T472592 支座A1材料：Q2

42、35-A·F 圖23 A型耳式支座的結構與尺寸 第九章 開孔補強的設計計算9.1 水室開孔補強的設計計算水室的筒體上有兩個開孔，即儀表接口和進水管接口。由于進水管開孔尺寸最大，因此，只需對進水管孔進行補強計算。9.1.1水室的筒體開孔后被削弱的金屬面積的計算式中：273-12+2(1+6×10%)264.2mm163/113=1.451.0，取1.0將已知值代入得： =179.66（mm2）9.1.2 有效補強區(qū)內(nèi)起補強作用的面積計算一、筒體起補強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：=666.4（mm2）二、接管起

43、補強作用金屬面積的計算式中 取兩者中較小值，=0.309（）將上述值代入得：325.6（2）三、焊縫起補強作用金屬面積的計算焊縫高度6（）62=18（2）起補強作用的總面積為：666.4+325.6+18=1010.04()9.1.3 補強面積的的確定 因為666.4+325.6+18=1010.04 ()>122,所以不需要補強。9.2真空室開孔補強的設計計算真空室的筒體上有兩個開孔，即儀表接口和進氣管接口。由于進氣管開孔尺寸最大，因此，只需對進氣管孔進行補強計算。9.2.1真空室的筒體開孔后被削弱的金屬面積的計算式中：219-12+2(1+6×10%)210.2（）=163

44、/113=1.441.0，取1.0將已知值代入得： =253.3（mm2）9.2.2 有效補強區(qū)內(nèi)起補強作用的面積計算一、筒體起補強作用金屬面積的計算式中 取兩者中較大值，取B = 420.4(mm)筒體的有效壁厚5-1.253.75（）將已知值代入得：= 557.03mm二、接管起補強作用金屬面積的計算式中 取兩者中較小值，=0.309（）將上述值代入得：290.54（2）三、焊縫起補強作用金屬面積的計算焊縫高度6（）62=18（2）起補強作用的總面積為：557.03+290.54+18=865.57 ()9.2.3 補強面積的的確定 因為=557.03+290.54+18=865.57 (

45、)>61所以不需要補強。第十章 主要焊縫的結構與尺寸設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、連接強度高、結構重量輕等優(yōu)點，在化工容器及設備的制造行業(yè)中應用廣泛。工件焊接后所形成的接縫稱為焊縫。設備的主要焊縫有水室、真空室殼體的縱向焊縫；進液管、進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）進行設計；液管、進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）進行設計；儀表接管與殼體連接的焊縫，按焊接坡口的

46、基本形式與尺寸（HGJ17-89）進行設計；法蘭的焊接按相應法蘭標準中的規(guī)定。有關的設計結果如圖24。 圖24主要焊縫結構與尺寸第十一章 裝配圖及主要部件圖的設計11.1技術特性表 技術特性表 工作壓力水 室 0.35/ MPa 工作溫度/ 水室 25 真空室 680mmHg真空室 25 設計壓力水 室 0.22 / MPa 設計溫度/ 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)接尺寸標準聯(lián)接面形式名 稱a200PN0.

47、60DN200HG20592RF氣體進口b20PN 0.60DN20 HG20592RF壓力表接口c200PN0.60DN200HG20592RF進水管d20PN 0.60DN 20HG20592RF真空表接口11.3技術要求技 術 要 求 （1）本設備按GB150鋼制壓力容器和HGJ18-89鋼制化工容器制造技術要求進行制造、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，角焊縫的焊角尺寸按較薄板的厚度，法蘭的焊接按

48、相應法蘭標準中的規(guī)定。（4）設備上的類和類焊縫應進行無損探傷檢查，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進行水壓試驗；真空室以0.2的壓縮空氣做內(nèi)壓進行致密性試驗。（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）設備檢驗合格后，外殼涂兩層紅丹漆，再涂一層銀粉漆。11.4標題欄及明細表35GB/T95-2002墊圈30 /17 =3mm 16100HV34GB/T41-2000螺母M 16×28Q235-A0.0291.00433GB/T5780-2000螺栓M 16&#