立式多喷嘴水喷射真空泵设计

1、立式多喷嘴水喷射真空泵设计 前 言随着我国经济和科技的迅速发展，实用型的设计更是我们迫切解决的问题。本课程设计正是我们理论联系实际，作出的关于立式多喷嘴水喷射真空泵的设计。化工单元操作设备设计是将化工原理及化工设备机械基础课程结合的一个总结性教学环节，是学生综合运用所学知识从事化工单元操作设备设计的训练过程。通过该环节，可培养学生实事求是的科学态度和独立工作的能力，是化工类及其相关专业极为重要的实践性教学环节之一。 本设计根据真空泵的设计参数，完成了对真空泵主要元件的强度，刚度，稳定性的计算和设计及附件进行了选型，并对真空泵的质量进行了检验和对焊缝进行了结构设计。对真空泵的附件进行了选型，以及

2、对真空泵质量检验方法使用和进行焊缝的结构设计。最后提供了真空泵的装配图和水室部件图。水喷射泵具有一定压力的工作介质水，通过喷嘴向吸入室高速喷出，将水的压力能变为动能，形成高速射流；吸入室中的气体被高速射流强制携带与之混合，形成气液混合流，进入扩压器，从而使吸入室压力降低，形成真空，在扩压器的扩张段内，混合射流的动能转变为压力能，速度降低压力升高，气体被进一步压缩，与水一起排出泵外，在水箱中气水分离，气体释放入大气，水由水泵循环再利用，周而复始达到抽真空的目的。在学习中我们不仅要掌握理论知识，更要通过实践，把理论和实际联系起来，做到从理论中来，到实践中去。在本次课程设计编写过程中，参考借鉴了许多

3、优秀教材和工程设计资料，使编者受益匪浅，在此表示衷心的感谢！再次特别感谢张茂润老师为本人提供的技术指导，由于本人水平有限，所以设计书中有诸多不完善之处，敬请广大同仁和读者指摘。 目 录第一章 水室的设计- 5 -1.1 水室筒体的设计- 5 -1.1.1 设计参数的确定- 5 -1.1.2 筒体壁厚的强度计算- 5 -1.1.3 筒体壁厚的刚度计算- 6 -1.2筒体法兰联接结构的设计- 6 -1.2.1法兰的设计及密封面的选型- 6 -1.2.2 垫片的设计及螺栓、螺母、垫圈的设计- 7 -1.3 进液管的设计- 8 -1.3.1 进液管直径的设计- 8 -1.3.2进液管长度的设计及装配尺

4、寸- 8 -1.3.3进液管法兰联接结构的设计- 8 -一、管法兰的设计及密封面的选型- 8 -二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计- 9 -1.4筒体长度的确定- 10 -1.5压力表接管及法兰联接结构的设计- 10 -1.5.1 接管的设计- 10 -1.5.2 法兰联接结构的设计- 11 -一、法兰的设计及密封面的选型- 11 -二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计- 11 -1.6水室的部件图- 12 -第二章 平板封头的设计- 13 -2.1平板封头的强度计算- 13 -2.1.1设计参数的确定- 13 -2.1.2 平板封头壁厚的设计- 13 -2.1.3 平板封头的结构设计- 14 -第

5、三章 喷板的设计- 15 -3.1 喷嘴孔在喷板上的布置- 15 -3.2 喷板的稳定性计算- 16 -3.2.1 设计外压的确定- 16 -3.2.2 稳定性计算- 16 -第四章 真空室的设计- 17 -4.1 真空室的长度设计- 18 -4.1.1圆筒的长度设计- 18 -一、进气管直径的确定- 18 -二、圆筒长度的确定- 18 -4.1.2圆锥壳的长度设计- 19 -4.2 真空室的稳定性计算- 19 -4.2.1设计外压的确定- 19 -4.2.2筒体壁厚的设计- 19 -一、试差法- 19 -二、图算法- 20 -4.2.3 圆锥壳壁厚的设计- 20 -4.3 真空室的法兰联接结

6、构设计- 21 -4.3.1外压圆筒的法兰联接结构设计- 21 -4.3.2外压圆锥壳的法兰联接结构设计- 21 -一、管法兰的设计及密封面的选型- 21 -二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计- 22 -4.3.3进气管法兰联接结构设计- 23 -一、法兰的设计及密封面的选型- 23 -二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计- 23 -4.3.4进气管的装配尺寸- 24 -4.3.5支座的装配尺寸- 24 -4.3.6真空表接管的装配尺寸- 24 -4.4 真空室的部件图- 24 -第五章 喷嘴的设计- 26 -5.1喷嘴的设计- 26 -5.2防旋装置的设计- 26 -第六章 喉管、尾管的结构设计-

7、 27 -6.1 喉管的设计- 27 -6.2 尾管的设计- 28 -6.2.1尾管的设计- 28 -6.2.2 法兰联接结构设计- 28 -一、管法兰的设计及密封面的选型- 28 -二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计- 29 -第七章 压力试验- 30 -7.1水室的水压试验- 30 -7.1.1试验压力的确定- 30 -7.1.2压力试验的强度校核- 30 -7.1.3水压试验的操作- 30 -7.2真空室的气压试验- 31 -7.2.1试验压力的确定- 31 -7.2.2压力试验的强度校核- 31 -7.2.3气压试验的操作- 31 -第八章 支座的设计- 32 -8.1 设备工作时总质量

8、的估算- 32 -8.1.1设备金属的质量的估算- 32 -（一）水室的金属质量- 32 -（二）真空室的金属质量- 32 -（三）喷板及喷嘴的金属质量- 33 -（四）尾管的金属质量- 33 -（五）附件的金属质量- 33 -8.1.2操作介质的质量（）的估算- 33 -8.2支座的选型及尺寸设计- 34 -8.2.1支座的选型- 34 -8.2.2支座的尺寸设计- 34 -第九章 开孔补强的设计计算- 35 -9.1 水室开孔补强的设计计算- 35 -9.1.1水室的筒体开孔后被削弱的金属面积的计算- 35 -9.1.2 有效补强区内起补强作用的面积计算- 35 -一、筒体起补强作用金属面

9、积的计算- 35 -二、接管起补强作用金属面积的计算- 36 -三、焊缝起补强作用金属面积的计算- 36 -9.1.3 补强面积的的确定- 36 -9.2真空室开孔补强的设计计算- 36 -9.2.1真空室的筒体开孔后被削弱的金属面积的计算- 36 -9.2.2 有效补强区内起补强作用的面积计算- 37 -一、筒体起补强作用金属面积的计算- 37 -二、接管起补强作用金属面积的计算- 37 -三、焊缝起补强作用金属面积的计算- 38 -9.2.3 补强面积的的确定- 38 -第十章 主要焊缝的结构与尺寸设计- 38 -第十一章 装配图及主要部件图的设计- 40 -11.1技术特性表- 40 -

10、11.2接管表- 40 -11.3技术要求- 40 -11.4标题栏及明细表- 41 -11.5 装配图及部件图- 42 -参 考 文 献- 43 -第一章 水室的设计 1-法兰；2-筒体；3-仪表接管；4-进液管图1 水室的结构水室的作用：贮存具有一定压力的引射流体水，并容纳若干个喷嘴。由条件设计单中可知水室的工作压力为，属低压设备；操作介质为水，不具有污染性；操作温度为室温，因此，筒体和接管材料均选用Q235-B，法兰材料选用16Mn，其基本结构如图1所示。1.1 水室筒体的设计1.1.1 设计参数的确定设计压力： 1.1，取1.1=1.1×0.35液体静压： 按筒高近似为 估算

11、= 0.01，=0.01/(1.1×0.35) = 0.026 < 5%，故可以忽略。计算压力： = = 1.1×0.35设计温度： 25+15=40焊缝系数： （单面焊透，局部无损探伤）钢板负偏差： 0.25（GB6654-96）腐蚀裕量： 11.1.2 筒体壁厚的强度计算假设筒体壁厚的，由 Q235-B、=25、查钢板的许用应力表可知113。根据得：考虑，则，圆整。由于，故假设的筒体壁厚太大，应重新假设，考虑到设计压力较小，因此，强度条件已不是确定筒体壁厚的主要因素，应按刚度条件设计筒体壁厚。1.1.3 筒体壁厚的刚度计算对于Q235-B制容器，当3800 ，2/

12、1000且不小于3，另加，并圆整至。故：考虑到加工的要求，取。图2 法兰的结构与尺寸1.2筒体法兰联接结构的设计1.2.1法兰的设计及密封面的选型根据法兰的DN=500、PN=0.6查表可知：法兰的类型为甲型平焊法兰；密封面的型式为平面，结构及尺寸如图2。法兰标记： 法兰 500-0.6 JG/T4701-2002。 材 料： 16Mn螺栓规格： 16螺栓数量： 20法兰数量： 31.2.2 垫片的设计及螺栓、螺母、垫圈的设计根据密封的介质为水，操作温度为25，操作压力为0.35，由垫片选用表可知：选用橡胶垫片，材料为橡胶板（GB/T3985）。垫片的尺寸如图3。垫片标记：HG20606 垫片

13、 FF 500-0.6 XB350 本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A级、GB/T41-2000）、平垫圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓长度的计算：螺栓的长度由法兰的厚度（）、平板封头的厚度()、垫片的厚度（）、螺母的厚度（）、垫圈厚度（）、螺栓伸出长度(0.30.5)确定。其中=30、=18(见第二章)、=3、=14.8、3、螺栓伸出长度取=0.4×18。与平板封头联接的螺栓长度为：取长度。螺栓标记： 螺栓GB/T5780-2000 M16×80 材 料： Q235-A螺母标记： 螺母GB/T41-2000 M16

14、15;2材 料： Q235-A垫圈标记： 垫圈GB/T 952002 -16-100 HV 1.3 进液管的设计1.3.1 进液管直径的设计取进液管液体流速 由得：根据得：由查钢管标准可知：进液管，外径、壁厚。开孔直径<，满足开孔最大直径的要求。1.3.2进液管长度的设计及装配尺寸 设备外部没有保温层，由DN=200查表可知，进液管长度取：进液气管的中心线距筒体上法兰密封面的尺寸（装配尺寸）按下式计算：其中：筒体半径，取250mm；筒体壁厚，取5mm；接管外径，取219mm。，取。1.3.3进液管法兰联接结构的设计一、管法兰的设计及密封面的选型根据管法兰的DN=200、PN=0.6 查表

15、可知：法兰的类型为板式平焊管法兰；密封面的型式为突面，结构及尺寸如图4。 图4 进液管法兰的结构与尺寸法兰标记：HG20592 法兰 PL200-0.6 RF 16Mn二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计根据密封的介质为水，操作温度为25，操作压力为0.35，由垫片选用表可知：选用橡胶垫片，材料为橡胶板（GB/T3985）。垫片的尺寸如图5。垫片标记：HG20606 垫片 RF 200-0.6 XB350图5 进液管法兰的结构与尺寸本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A级、GB/T41-2000）、平垫圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓长度的计算：螺栓

16、的长度由法兰的厚度（）、垫片的厚度（）、螺母的厚度（）、垫圈厚度（）、螺栓伸出长度(0.30.5)确定。其中=22、=2、=14.8、1.5、螺栓伸出长度取=0.4×18 。螺栓的长度为：取螺栓长度。螺栓标记： 螺栓GB/T5780-2000 M16×75 材 料： Q235-A螺母标记： 螺母GB/T41-2000 M16×2材 料： Q235-A垫圈标记： 垫圈GB/T952002 -16-100 HV1.4筒体长度的确定筒体的长度H：其中：筒体半径，取250mm；筒体壁厚，取5mm；进水管外径，取219mm。取H = 415mm。1.5压力表接管及法兰联接结

17、构的设计1.5.1 接管的设计由条件设计单可知接管的DN=20，规格为25×3。接管的长度。接管的装配尺寸(接管中心线距上法兰密封面的竖直距离)为：其中：筒体半径，取250mm；筒体壁厚，取6mm；接管外径，取25mm。，取。图6压力表接管法兰的结构及尺寸1.5.2 法兰联接结构的设计一、法兰的设计及密封面的选型根据管法兰的DN=20、PN=0.6查表可知：法兰的类型为板式平焊管法兰；密封面的型式为突面，结构及尺寸如图6。法兰标记：HG20592 法兰 PL20-0.6 RF 16Mn二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计根据密封的介质为水，操作温度为25，操作压力为0.35，由垫片选用表

18、可知：选用橡胶垫片，材料为橡胶板（GB/T3985）。垫片的尺寸如图7。图7 垫片的尺寸图7 垫片的尺寸垫片标记：HG20606 垫片 RF 20-0.6 XB350本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A级、GB/T41-2000）、平垫圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓长度的计算：螺栓的长度由法兰的厚度（）、垫片的厚度（）、螺母的厚度（）、垫圈厚度（）、螺栓伸出长度(0.30.5)确定。其中=14、=1.5、=8.4、2.0、螺栓伸出长度取=0.4×11。螺栓的长度为：取螺栓长度。螺栓标记： 螺栓GB/T5780-2000 M10

19、15;50材 料： Q235-A螺母标记： 螺母GB/T41-2000 M10×1.5材 料： Q235-A垫圈标记： 垫圈GB/T952002 -10-100 HV 1.6水室的部件图水室的部件图见图8。图8 水室部件图第二章 平板封头的设计平板封头与水室的上法兰采用法兰联接结构，联接尺寸与水室的上法兰相同。其作用是将引射流体密封在水室内，以防止水外溢，同时可防止空气中的杂质进入水室堵塞喷嘴。2.1平板封头的强度计算 由于操作介质为水，工作温度为，故材料选用Q235-B。2.1.1设计参数的确定设计压力： =1.1×0.35计算压力： =1.1×0.35设计温度

20、： 焊缝系数： (整板加工)钢板负偏差：腐蚀裕度： 2.1.2 平板封头壁厚的设计平板封头的壁厚公式为：其中： 计算直径，取垫片的中径，即=503+（539-503）/2=521 mm； 板边结构特征系数，取0.3。设封头的壁厚为，由、Q235-B、查钢板的许用应力表可知。由公式 得：圆整，因为>，所以假设不合理，故需重新假设。设封头的壁厚为，由、Q235B、查钢板的许用应力表可知。由公式 得：圆整，因为=，所以假设合理，故封头的壁厚为。2.1.3 平板封头的结构设计平板封头的结构如图9。图9 平板封头的结构与尺寸第三章 喷板的设计3.1 喷嘴孔在喷板上的布置由设计条件单可知，喷嘴孔在喷

21、板上的布置形式为等边三角形，考虑到最外缘喷嘴具有一定的倾斜角度，因此，在喷板上布置喷嘴时，为防止喷嘴与水室内壁出现干涉，喷板的球面部分在水平方向的投影径取，喷嘴孔在480mm的范围内进行布置，喷嘴孔的个数及布置如 图10。喷嘴孔数量为21，喷嘴孔中心线距离为85mm。喷嘴出口内径取，面积比：则喉管的直径为：， 图10 喷嘴孔在喷板上的布置3.2 喷板的稳定性计算3.2.1 设计外压的确定喷板的设计外压取其在工作过程中可能产生的最大压差，取设计外压：。3.2.2 稳定性计算假设喷板的壁厚为，。由喷板的当量半径和，计算出。用 =0.125 计算出系数值，。在图15-5的下方找到系数=0.00083

22、值，由此做垂直线与150的温度线相交，交点水平对应的值系数约为100。许用外压按下式计算： 因为, 所以假设壁厚为满足稳定性要求，但考虑到喷板上需要开设21个最大直径为的圆孔，会引起喷板的稳定性下降，同时，在喷板上安装喷嘴后，若喷板壁厚较小，在水流的冲击下，喷嘴会产生较大的摆动，导致引射流体过早破碎，使抽气量下降，一般喷板的壁厚取25-30mm。本设计取，喷板的结构及尺寸如图11。图11 喷板的结构与尺寸第四章 真空室的设计1-下法兰；2-锥壳；3-进气管；4-上法兰；5-圆筒；6-仪表接管；7-耳式支座图12 真空室的结构真空室主要由外压圆筒、锥壳、进气管等构成，基本结构如图12所示。其作用

23、是当引射流体水高速通过气室时，会将水流周围的气体以摩擦、撞击、挟带的方式带出，在气室内将产生负压。由条件设计单中可知水室的工作压力为，属低压设备；操作介质为水，不具有污染性；操作温度为室温，因此，筒体和接管材料均选用Q235-B，法兰材料选用16Mn，其基本结构如图12所示。4.1 真空室的长度设计真空室由圆筒和圆锥壳两部分构成，总长度取引射流体的长度，引射流体的长度为，取引射流体长度，故总长度：。4.1.1圆筒的长度设计一、进气管直径的确定进气管直径的大小对真空度的形成有非常重要的影响。当抽气量（120m3/h）一定时，进气管直径越小，则气流速度越大，对引射流体束的冲击越大，易造成引射流体过

24、早破碎，气液混合物不能及时进入尾管排出，使抽气量下降；反之，则相反。因此，在满足开孔的条件下，进气管直径取大较好。由于，最大开孔直径且不超过500，取。与之配套的接管公称直径为，规格为，设计开孔直径为，考虑到与最大允许开孔直径250mm相近，本设计取接管的公称直径为，规格为，设计的开孔直径为，根据、设备外无保温层，可确定进气管的长度为。 二、圆筒长度的确定 圆筒的长度为： 圆整取4.1.2圆锥壳的长度设计圆锥壳的下端与喉管采用管法兰联接，初选、的管法兰，由管法兰的内径为，故取锥壳的下端外径。锥壳的长度为：1000-400=600 mm，锥壳的半锥角为：，所以半角，因故设计合理，锥壳的长度满足要

25、求。4.2 真空室的稳定性计算4.2.1设计外压的确定对于真空容器，取设计外压： 4.2.2筒体壁厚的设计一、试差法假设圆筒的壁厚为，、 由公式计算出临界长度值为：筒体的计算长度计算如下：=415mm因为，所以筒体为短圆筒。由得： 对于筒体稳定系数，因为，所以假设壁厚偏大，但考虑到化工容器的加工，故取筒体的壁厚二、图算法假设圆筒的壁厚为，、 ，则、。在图15-4中的纵坐标上找到，自该点做水平线与对应的线相交，由交点做垂直线与水平轴相交，找到交点的系数值约0.0015。在图15-5中的横坐标上找到0.0015，由此做垂直线与150的温度线相交，交点水平对应的值系数约为125。圆筒的许用外压按下式

26、计算：=，因为，所以假设壁厚偏大，但考虑到化工容器的加工，故取筒体的壁厚4.2.3 圆锥壳壁厚的设计承受外压圆锥壳的壁厚可按外压圆筒壁厚的确定方法进行计算，但用锥壳的有效壁厚来代替圆筒的有效壁厚，锥壳的有效壁厚为：将外压圆锥壳转化为当量圆筒，其当量长度为：其中：圆锥壳的轴向长度，取600mm；圆锥壳的小端外径，取161；圆锥壳的大端外径，取500。假设圆锥壳的壁厚为，=4.588 mm，当量长度为：，则、在图15-4中的纵坐标上找到，自该点做水平线与对应的线相交，由交点做垂直线与水平轴相交，找到交点的系数值约0.001。在图15-5中的横坐标上找到0.001，由此做垂直线与150的温度线相交，

27、交点水平对应的值系数约为120。按下式计算许用外压：=，因为，所以假设壁厚偏大，但考虑到其与筒体的焊接和加工的要求，故取圆锥壳的壁厚与筒体的壁厚相同，即4.3 真空室的法兰联接结构设计4.3.1外压圆筒的法兰联接结构设计真空室的圆筒与喷板采用法兰联接结构，法兰选用甲型平焊法兰；密封面的型式为平面，结构及尺寸见图2。垫片选用橡胶垫片，材料为橡胶板（GB/T3985）。垫片的尺寸见图3。本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A级、GB/T41-2000）、平垫圈（100HV、GB/T 95-2002）与喷板联接的螺栓长度为：图13外压圆锥壳下端管法兰的结构及尺寸取。

28、螺栓标记： 螺栓GB/T5780-2000 M16×125 材 料： Q235-A螺母标记： 螺母GB/T41-2000 M16×2材 料： Q235-A垫圈标记： 垫圈GB/T 952002 -16-100 HV 4.3.2外压圆锥壳的法兰联接结构设计一、管法兰的设计及密封面的选型根据管法兰的DN=150、PN=0.6查表可知：法兰的类型为板式平焊管法兰；密封面的型式为突面，结构及尺寸如图13。法兰标记：HG20592 法兰 PL150-0.6 RF 16Mn二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计根据密封的介质为水，操作温度为25，操作压力为0.35，由垫片选用表可知：选用橡胶

29、垫片，材料为橡胶板（GB/T3985）。垫片的尺寸如图14。垫片标记：HG20606 垫片 RF 150-0.6 XB350 图14 垫片的尺寸 本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A级、GB/T41-2000）、平垫圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓长度的计算：螺栓的长度由法兰的厚度（）、垫片的厚度（）、螺母的厚度（）、垫圈厚度（）、螺栓伸出长度(0.30.5)确定。其中=24、=2、=14.8、1.5、螺栓伸出长度取=0.4×18。螺栓的长度为：取螺栓长度。螺栓标记： 螺栓GB/T5780-2000 M16×80材 料： Q

30、235-A螺母标记： 螺母GB/T41-2000 M16×2材 料： Q235-A垫圈标记： 垫圈GB /T 952002- 16-100 HV 图15进气管法兰的结构及尺寸 4.3.3进气管法兰联接结构设计一、法兰的设计及密封面的选型根据管法兰的DN=200、PN=0.6查表可知：法兰的类型为板式平焊管法兰；密封面的型式为突面，结构及尺寸如图15。法兰标记：HG20592 法兰 PL200-0.6 RF 16Mn二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计根据密封的介质为水，操作温度为25，操作压力为0.35，由垫片选用表可知：选用橡胶垫片，材料为橡胶板（GB/T3985）。垫片的尺寸如图16

31、。图16 垫片的尺寸图16 垫片的尺寸垫片标记：HG20606 垫片 RF 200-0.6 XB350本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A级、GB/T41-2000）、平垫圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓长度的计算：螺栓的长度由法兰的厚度（）、垫片的厚度（）、螺母的厚度（）、垫圈厚度（）、螺栓伸出长度(0.30.5)确定。其中=22、=1.5、=18、3、螺栓伸出长度取=0.4×18。螺栓的长度为：取长度。螺栓标记： 螺栓GB/T5780-2000 M 16×80 材 料： Q235-A螺母标记： 螺母GB/T41-2000

32、 M 16×2材 料： Q235-A垫圈标记： GB/T 952002 -16-100 HV 4.3.4进气管的装配尺寸进气管的中心线距筒体上法兰密封面的尺寸（装配尺寸）按下式计算：其中：筒体半径，取250mm；筒体壁厚，取6mm；接管外径，取219mm。，取。4.3.5支座的装配尺寸 支座护板底面与真空室筒体的下端面的垂直距离取40 mm，则支座底板距上法兰密封面的垂直距离为：415-40-40=320（mm），因此，。4.3.6真空表接管的装配尺寸=取。4.4 真空室的部件图 图17真空室的部件图真空室的部件图如图17第五章 喷嘴的设计5.1喷嘴的设计喷嘴的作用是将水的绝大部分静

33、压能转化为动能，使水高速喷出，将气室中的气体带出而形成真空。喷嘴的出口内径一般取，本设计取。由于喷嘴的出口部分磨损较严重，故喷嘴设计成两段，上段在进口处设有十字挡环，以防止进入喷嘴的水流产生旋涡，使磨损更加严重。下段喷嘴可以定期进行更换。喷嘴的结构及尺寸如图18。 上段喷嘴 下段喷嘴 组装图 图18 喷嘴的结构及尺寸5.2防旋装置的设计 具有一定压力的水进入喷嘴时易产生旋涡，使部分静压能转化为热能，导致水温升高，真空度降低；同时会加快喷嘴内壁的磨损，使喷嘴的使用寿命下降。因此，需要在喷嘴的入口处设置防旋装置，材料选用聚四氟乙烯，结构与尺寸如图19。 图19 防旋十字挡板第六章 喉管、尾管的结构

34、设计6.1 喉管的设计图20 喉管的结构与尺寸喉管的的作用主要有两个方面，一方面聚焦引射流体，另一方面起水封作用，以防止外部的大气通过尾管进入真空室破坏真空。喉管采用耐磨铸铁整体铸造，其上端与外压圆锥壳的下端法兰相联，下端与尾管法兰相联。其结构与尺寸如图20。6.2 尾管的设计尾管的的作用主要是有将引射流体和气体的混合物排出，另一方面起抽吸作用。6.2.1尾管的设计尾管采用Q235-B钢管制造，其上端与喉管采用法兰相联，法兰选用DN125、PN0.25的突面板式管法兰。尾管的公称直径为DN125，接管的规格为153×3，长度。6.2.2 法兰联接结构设计一、管法兰的设计及密封面的选型

35、根据管法兰的DN=125、PN=0.25查表可知：法兰的类型为板式平焊管法兰；密封面的型式为突面，结构及尺寸如图21。图21 尾管法兰的结构与尺寸二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计根据密封的介质为水，操作温度为25，操作压力为0.35，由垫片选用表可知：选用橡胶垫片，材料为橡胶板。垫片的尺寸如图22。图22 垫片的尺寸垫片标记：HG20606 垫片 RF 125-0.25 XB350本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A级、GB/T41-2000）、平垫圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓长度的计算：螺栓的长度由法兰的厚度（）、垫片的厚度（）、螺母的厚

36、度（）、垫圈厚度（）、螺栓伸出长度(0.30.5)确定。其中=20、=1.5、=14.8、3、螺栓伸出长度取=0.4×18。螺栓的长度为：取长度。螺栓标记： 螺栓GB/T5780-2000 M16×70 材 料： Q235-A螺母标记： 螺母GB/T41-2000 M16×2材 料： Q235-A垫圈标记： 垫圈GB/T 952002 -16-100 HV 第七章 压力试验压力试验的目的是检验设备的宏观强度（是否有异常变形）和致密性（有无泄漏）。压力试验是化工容器及设备出厂时必须进行的工序。7.1水室的水压试验7.1.1试验压力的确定 且不小于（+0.1） 其中：

37、设计压力，取；材料在试验温度下的许用应力，取113；材料在设计温度下的许用应力，取113。将已知值代入上式得：因为（+0.1）=0.485，所以取。压力表的量程：2=2×0.485= 0.97或0.481.28。水温57.1.2压力试验的强度校核液压试验时筒体产生的最大应力为：代入已知值得： 因25.80.9=0.9×235×0.85=179.8，故液压强度足够。7.1.3水压试验的操作在保持水室表面干燥的条件下，首先用水将水室内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.32，保压不低于30，然后将压力缓慢降至0.256，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和

38、明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将罐体内的水排净，用压缩空气吹干罐体。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。7.2真空室的气压试验7.2.1试验压力的确定真空容器按规定做内压试验，且试验压力为0.2，故取。压力表的量程：2=2×0.2= 0.4或0.30.8。操作介质：空气；温度157.2.2压力试验的强度校核气压试验时锥体产生的最大应力为：代入已知值得： 因10.20.8=0.8×235×0.85=160，故气压强度足够。7.2.3气压试验的操作做气压试验时，缓慢将压力升至0.02，保持5min并进行初检。合格后继续升压至0.1，其后按每级的0.02级差

39、，逐级升至试验压力0.35，保持30，然后再降至0.174，保压足够长时间，同时进行检查，如有泄露，修补后再按上述规定重新进行试验。第八章 支座的设计8.1 设备工作时总质量的估算设备工作时的总质量由两部分构成，一、设备金属的质量（）；二、操作介质的的质量（），总质量：。8.1.1设备金属的质量的估算（一）水室的金属质量水室的主要金属质量：=+2+其中：筒体质量，对于、的圆筒，每米的质量为75kg，取 =0.40×75=30kg；法兰质量，对于、的容器法兰，查表知=23.7 kg；压力表接管质量，对于、的突面板式管法兰，查表知法兰质量为0.6kg、接管质量为0.31，取=0.91kg

40、进液接管质量，对于、的突面板式管法兰，查表知法兰质量为6.85kg、接管每米质量为31.52kg，故接管质量0.2×31.52=6.304kg，取=6.85+6.304=13.154kg= 30+2×23.7+0.91+13.15+46.51 =137.97kg（二）真空室的金属质量真空室的金属质量：=+其中：壳体质量，近似按、的圆筒计算，每米的质量为75kg，取 =0.675 =45kg；上法兰质量，对于、的容器法兰，查表知=23.7 kg；下法兰质量，对于、突面板式管法兰，查表知=5.14kg；真空表接管质量，对于、的突面板式管法兰，查表知法兰质量为0.6kg、接管质量

41、为0.31，取=0.91kg进气接管质量，对于、的突面板式管法兰，查表知法兰质量为6.85kg、接管质量为6.304kg，取=13.154kg= 45+23.7+5.14+0.91+13.15=87.9=88kg（三）喷板及喷嘴的金属质量喷板的质量近似按平板封头计算，其质量为：单个喷嘴的金属质量近似为1.39 kg，喷嘴数21，总质量为：29.19 kg。（四）尾管的金属质量对于、的突面板式管法兰，查表知法兰质量为4.08kg，规格133×3的无封钢管，其每米的质量为9.62 kg，长度为5m，总质量为48.1kg。（五）附件的金属质量附件包括80个螺栓、80个螺母、160个金属平垫

42、圈、6个非金属垫片、四个耳式支座。单个螺栓的质量按M 16×80的规格确定，查螺栓的标准知，单个螺栓的质量0.165 kg，螺栓的总质量为：80×0.165=13.2kg。单个螺母的质量按M 16×2的规格确定，查螺母的标准知，单个螺母的质量0.029kg，螺母的总质量为：80×0.029=2.32 kg。160个金属平垫圈、6个非金属垫片的质量近似取螺母的总质量，即：2.32 kg单个耳式支座初步取3 kg，总质量为：3×4=12 kg。=137.97+88+46.5+29.19+48.1+13.2+2.32+2.32+12 =379.6（k

43、g）=380 kg8.1.2操作介质的质量（）的估算水室的容积：真空室的容积：尾管的容积：总容积为：操作介质按水计算，则操作介质的总质量为：0.42×1000=424（kg）=380+424=804（kg）=8.04KN8.2支座的选型及尺寸设计8.2.1支座的选型立式多喷嘴水喷射真空泵需要设置在操作平台上，且外部无保温层，故选用A型耳式支座。支座的数量：4个，在真空室的圆筒上沿圆周方向分布（见图12）。单个支座承受的载荷为：8.2.2支座的尺寸设计根据支座承受的载荷4.195KN、查A型耳式支座标准确定支座的结构与尺寸，结果见图23。支座标记：JB/T472592 支座A1材料：Q

44、235-A·F 图23 A型耳式支座的结构与尺寸第九章 开孔补强的设计计算9.1 水室开孔补强的设计计算水室的筒体上有两个开孔，即仪表接口和进水管接口。由于进水管开孔尺寸最大，因此，只需对进水管孔进行补强计算。9.1.1水室的筒体开孔后被削弱的金属面积的计算式中：=219-12+2(1+6×10%)210.2（）=163/113=1.451.0，取1.0将已知值代入得： =212.302（mm2）9.1.2 有效补强区内起补强作用的面积计算一、筒体起补强作用金属面积的计算式中 取两者中较大值，取筒体的有效壁厚6-1.254.75（）将已知值代入得：=786.1（mm2）二、

45、接管起补强作用金属面积的计算式中 取两者中较小值，=0.245（）将上述值代入得：=295.005（2）三、焊缝起补强作用金属面积的计算焊缝高度6（）62=18（2）起补强作用的总面积为：786.1+295+18=1099.1 ()9.1.3 补强面积的的确定 因为575.9+295.005+18=888.905()>212.302所以不需要补强。9.2真空室开孔补强的设计计算真空室的筒体上有两个开孔，即仪表接口和进气管接口。由于进气管开孔尺寸最大，因此，只需对进气管孔进行补强计算。9.2.1真空室的筒体开孔后被削弱的金属面积的计算式中：219-12+2(1+6×10%)210

46、.2（）=163/113=1.441.0，取1.0将已知值代入得： = 106.51（mm2）9.2.2 有效补强区内起补强作用的面积计算一、筒体起补强作用金属面积的计算式中 取两者中较大值，取筒体的有效壁厚6-1.254.75（）将已知值代入得：二、接管起补强作用金属面积的计算式中 取两者中较小值，=0.245（）将上述值代入得：295.005（2）三、焊缝起补强作用金属面积的计算焊缝高度6（）62=18（2）起补强作用的总面积为：786.1+295.+18=1099.1()9.2.3 补强面积的的确定 因为=786.1+295+18=1099.1()>106.151所以不需要补强。第

47、十章 主要焊缝的结构与尺寸设计焊接是将需要连接的零件，通过在连接处加热熔化金属得到结合的一种加工方法，是一种不可拆连接。具有工艺简单、连接强度高、结构重量轻等优点，在被广泛应用于化工容器及设备的制造行业中广泛应用。工件焊接后所形成的接缝称为焊缝。设备的主要焊缝有水室、真空室壳体的纵向焊缝；进液管、进气管与壳体的连接焊缝；仪表接管与壳体连接的焊缝；壳体与法兰的连接焊缝。 水室、真空室壳体的纵向焊缝，按焊接坡口的基本形式与尺寸（GB985-88）进行设计；液管、进气管与壳体的连接焊缝，按焊接坡口的基本形式与尺寸（HGJ17-89）进行设计；仪表接管与壳体连接的焊缝，按焊接坡口的基本形式与尺寸（HG

48、J17-89）进行设计；法兰的焊接按相应法兰标准中的规定。有关的设计结果如图24。 图24主要焊缝结构与尺寸第十一章 装配图及主要部件图的设计11.1技术特性表 技术特性表 工作压力水 室 0.35/ MPa 工作温度/ 水室 25 真空室 680mmHg真空室 25 设计压力水 室 0.385 / MPa 设计温度/ 水室 40 真空室 0.1/ MPa 真空室 40 物料名称水 室： 水腐蚀裕度/ mm水室 1.0真空室： 空气真空室 1.0 焊缝系数水 室 0.85 真空室 0.85 容器类别 II11.2接管表接管表编号公称尺寸联接尺寸标准联接面形式名 称a200PN0.6 DN200

49、 HG20592RF气体进口b20PN 0.6 DN20 HG20592RF压力表接口c200PN 0.6 DN200 HG20592RF进水管d20PN 0.6 DN20 HG20592RF真空表接口11.3技术要求技 术 要 求 （1）本设备按GB150钢制压力容器和HGJ18-89钢制化工容器制造技术要求进行制造、试验和验收，并接受劳动部颁发压力容器安全技术监察规程的监督。（2）焊接采用电弧焊，水室和真空室焊条牌号J427。（3）焊接接头型式及尺寸除图中注明外，按HGJ17-89中规定，对接焊缝为DU19，接管与筒体、封头的焊缝为G1，角焊缝的焊角尺寸按较薄板的厚度，法兰的焊接按相应法兰

50、标准中的规定。（4）设备上的类和类焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度20%，射线探伤符合GB332389规定中级合格；超声波探伤符合JB 115281规定中级合格。（5）压力试验和致密性试验水室制造完毕后，以0.32进行水压试验；真空室以0.2的压缩空气做内压进行致密性试验。（6）所有管接口除注明外伸长度外，其余为150（7）管口及支座方位见本图。（8）设备检验合格后，外壳涂两层红丹漆，再涂一层银粉漆。11.4标题栏及明细表35GB/T95-2002垫圈30 /17 =3mm 16100HV34GB/T41-2000螺母M 16×28Q235-A0.0290.23233GB/T5780-2000螺栓M 16×808Q235-A0.1651.3232JB/T47