课程设计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1是迫在眉睫。型的了强度，刚度，稳定性的计算和进使用和进行焊配亍了选型，以及对真空泵图和水室部件图首先感谢张茂茂润老师为为本人提供的技术指导以及宝贵的经验：泵的设计真空泵的附最后提供了真空泵的11'中有诸多不完善之处，敬请广大同仁，加工容易;工作可靠无泄漏无运动部件维进行这种设计有能耗低，结构11所以设这使得水喷射真空系统越来越广泛。可以获得很真空系统的本设计书正是关于立常缝的结构设计。指教本人水平有限，加之水喷射真空泵具（维修）简单等优点。目前多级串连的组合式寸泵机组已经投入使用,勺真空度。然而虽然水喷射泵应用前冃并不普遍原因很多，归结起来主要景广阔，但是从

2、有（1）设计人目前水喷射m国内使用来看水喷射泵员受传统观念束缚首先考虑:械式真空设备，采用其他的真空设往往认识不到水喷射泵真空系统普及情况，从而形成一种惯性，得律riKMi-aiiKS的各小屮1往会承担风险，且易受业主I.会提出采丿进一步的推广。的影响。（2）业主根据经为这些原因，虽然水喷射(3)社宇的要求。（4）设计制作及使丿经出现多年。采用水喷射真空在从各方面来说都是效半装及便用过程中存在的各种问题确的安装使用及维护可页，往往出现系统此优良的设计制作，以及正3233X4严效率降低生产成本。i夏日，不辞辛苦的指导我,喷射真空系统的能力，益显著的，在实际生产使用中迪于设y系统能力或设备短寿命等

3、情无法炎a文以充分发挥最次再次感谢张茂润老师,感谢。完成设计。对此表示由衷的5前言1第一章：水室的设计61.1 水室筒体的设计61.1.1设计参数的确定61.1.2筒体壁厚的强度计算71.1.3筒体壁厚的刚度计算71.2筒体法兰联接结构的设计71.2.1法兰的设计及密封面的选型71.2.2垫片的设计及螺栓、螺母、垫圈的设计81.3进液管的设计91.3.1进液管直径的设计91.3.2进液管长度的设计及装配尺寸91.3.3进液管法兰联接结构的设计9一、管法兰的设计及密封面的选型9二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计101.4筒体长度的确定111.5压力表接管及法兰联接结构的设计111.5.1接管的设计

4、111.5.2法兰联接结构的设计12一、法兰的设计及密封面的选型12二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计121.6水室的部件图13第二章：平板封头的设计142.1平板封头的强度计算142.1.1设计参数的确定142.1.2平板封头壁厚的设计142.1.3平板封头的结构设计15第三章喷板的设计163.1喷嘴孔在喷板上的布置163.2 喷板的稳定性计算173.2.1设计外压的确定173.2.2稳定性计算17第四章真空室的设计184.1真空室的长度设计184.1.1圆筒的长度设计19一、进气管直径的确定19二、圆筒长度的确定194.1.2圆锥壳的长度设计194.2真空室的稳定性计算204.2.1设计外压

5、的确定20422筒体壁厚的设计20一. 试差法20二、图算法204.2.3圆锥壳壁厚的设计214.3真空室的法兰联接结构设计224.3.1外压圆筒的法兰联接结构设计224.3.2外压圆锥壳的法兰联接结构设计22一、管法兰的设计及密封面的选型22二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计234.3.3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244.3.4进气管的装配尺寸254.3.5支座的装配尺寸254.3.6真空表接管的装配尺寸254.4真空室的部件图25第五章喷嘴的设计265.1喷嘴的设计265.2防旋装置的设计27第六章喉管、尾管的结构设计276.1

6、喉管的设计276.2.1尾管的设计286.2.2 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28第七章压力试验297.1水室的水压试验307.1.1试验压力的确定307.1.2压力试验的强度校核307.1.3水压试验的操作307.2真空室的气压试验317.2.1试验压力的确定317.2.2压力试验的强度校核317.2.3气压试验的操作31第八章支座的设计318.1设备工作时总质量的估算31（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32（四）尾管的金属质量33（五）附件的金属质量338.1.2操作介质的质量（Q2）的估

7、算338.2支座的选型及尺寸设计348.2.1支座的选型348.2.2支座的尺寸设计34第九章开孔补强的设计计算359.1水室开孔补强的设计计算359.1.1水室的筒体开孔后被削弱的金属面积A的计算359.1.2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积Ai的计算35二、接管起补强作用金属面积A,的计算36三、焊缝起补强作用金属面积A的计算369.1.3补强面积的的确定369.2真空室开孔补强的设计计算369.2.1真空室的筒体开孔后被削弱的金属面积A的计算379.2.2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Ai的计算37二、接管起补强作用金属面积A

8、,的计算37三、焊缝起补强作用金属面积A3的计算389.2.3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4111.1技术特性表4111.2接管表4111.3技术要求4111.4标题栏及明细表4211.5装配图及部件图43参考文献43由设计条件单可知，设计的喷射真空泵的内径为Di500mm，喷板上按等边三角形方式布置若干个喷嘴，利用喷嘴将水的绝大部分静压能转化为动能，使水高速喷出，将气室中的气体带出而形成真空。装置上设有2个工艺接口、4个耳式支座、2个测控接口。设计主要内容有：(1) 水室的强度、刚度计算和结构设计;(2) 平板封头的强度计算和结构设计

9、；(3) 喷板的稳定性计算和结构设计；(4) 真空室的稳定性计算和结构设计；(5) 喷嘴的结构设计；(6) 喉管、尾管的结构设计；(7) 水室的水压试验；(8) 真空室的气压试验；(9) 支座的选型及校核；(10) 进液管、进气管开孔补强的设计计算;(11)主要焊缝的结构与尺寸设计；(12)绘制总装配图及水室部件图等。27第一章：水室的设计水室的作用：贮存具有一定压力的引射流体一一水，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Pw0.2MPa，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

10、-法兰；2-筒体；3-仪表接管；4-进液管1.1水室筒体的设计1.1.1设计参数的确定设计压力p:p=1.1pW，取p=1.1pW=1.1x0.2MPa液体静压Pl:按筒高近似为H1000mm估算pL=0.01MPa,因pL=0.01MPa<5%p=0.011MPa，故pL可以忽略。计算压力卩。:pcppL=p=1.1x0.2MPa设计温度t:25+15=40C焊缝系数：0.6(单面焊透，不做无损探伤)钢板负偏差G：C1=0.25mm(GB6654-96)因设备材料为尚耐腐蚀材料且为微弱单面腐蚀故取腐蚀裕量C2:C2=1mm1.1.2筒体壁厚的强度计算假设筒体壁厚的Sn5mm，由Q235

11、-B、t=25C、Sn5mm查钢板的许用应力表可知F=113MPa。根据SdptCD一CiC2得：2Pc1.10.2500£1.01.81(mm)21130.61.10.2考虑C1，则=SnSdC11.810.252.06mm，圆整Sn2.0mm由于Sn5mmSn2.0mm，故假设的筒体壁厚太大，应重新假设Sn,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Di<3800mm,Smin>2Di/1000且不小于3mm,另加C2并圆整至Sn。故：Sn314mm考虑到筒体加工壁厚

12、不小于5mm，取Sn5mm。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=0.25MPa查表可知：法兰的类型为甲型平焊法兰；密封面的型式为平密封面，结构及尺寸如图2。法兰标记：法兰FF500-0.25JG/T4701-2002。材料：16Mn41'<d615580550由500图2法兰的结构与尺寸螺栓规格：M16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25C，操作压力为0.2MPa，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：

13、HG20606垫片FF500-0.25XB350图3垫片的尺寸本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、I型六角螺母（A级、GB/T41-2000）、平垫圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓长度L的计算：螺栓的长度由法兰的厚度（J、平板封头的厚度（2）、垫片的厚度（S）、螺母的厚度（H、垫圈厚度（h、螺栓伸出长度（0.30.5）d确定。其中,=30mm、2=i4mm（见第二章卜S=3mm、H=14.8mm、h=3mm、螺栓伸出长度取0.4d=0.4x18mm。与平板封头联接的螺栓长度为：L12SH2h0.4d3014314.8230.41875（mm）取长度L80mm。

14、螺栓标记：螺栓GB/T5780-2000M16X80材料：Q235-A螺母标记：螺母GB/T41-2000M16X2材料：Q235-A垫圈标记：垫圈GB/T952002-16-100HV1.3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U2.0msq一般取0.6由qQg/Qi得：QiQg/q120/0.6200(m3/h)根据QlD：u得：Di匚42000.188(m)188mm4i得:i.u.2.03600')由Di188mm查钢管标准可知：进液管DN200,外径DOt219mm、壁厚Snt6mm。开孔直径DOt219mm<-Di212500250mm，满足开孔最大直

15、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：丨200mm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：H12.5,RSTDOt/2其中：R筒体半径，取250mm；Sn筒体壁厚，取5mm；DOt接管外径，取219mm。H12.5.RS,DOt/22.5.2505219/2198(mm)，取H1200mm。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=0.25MPa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4。法兰标记：HG20592法兰PL

16、200-0.25RF16Mn图4进液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25C，操作压力为0.2MPa，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RF200-0.25XB350本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、I型六角螺母（A级、GB/T41-2000）、平垫圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓长度L的计算：螺栓的长度由法兰的厚度（J、垫片的厚度（S）、螺母的厚度（H）、垫圈厚度（h）、螺栓伸出长度（0.30.5）d确定。其中1=22mm,S=2mm

17、,H=i4.8mm,h=1.5mm，螺栓伸出长度取0.4d=0.4x18mm。螺栓的长度为：L2iSH2h0.4d222214.821.50.41871(mm)取螺栓长度L75mm。螺栓标记:螺栓GB/T5780-2000M16*5材料：Q235-A螺母标记：螺母GB/T41-2000M16X2材料：Q235-A垫圈标记：垫圈GB/T952002-16-100HV1.4筒体长度的确定筒体的长度H:H22.5RSnDo其中：R筒体半径，取250mm;Sn筒体壁厚，取5mm;DO进水管外径，取219mm。H2X25RSnDo2X2.5.2505219396(mm)取H=400mm。1.5压力表接管

18、及法兰联接结构的设计1.5.1接管的设计由条件设计单可知接管的DN=20，规格为25X3接管的长度丨150mm。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：H22.5RSTDOt/2其中：R筒体半径，取250mm;Sn筒体壁厚，取5mm;DOt接管外径，取25mm。H225RSDOt/22.5250525/2101(mm)，取H?100mm。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=0.25MPa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："II<>HG20592法兰PL20

19、-0.25RF16Mn图6压力表接管法兰的结构及尺寸、垫片的设计及螺栓、螺母的设计1L图7垫片的尺寸根据密封的介质为水，操作温度为25C，操作压力为0.2MPa，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7。垫片标记：HG20606垫片RF20-0.25XB350本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、I型六角螺母（A级、GB/T41-2000）、平垫圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓长度L的计算：螺栓的长度由法兰的厚度（!）、垫片的厚度（S）、螺母的厚度（H）、垫圈厚度（h）、螺栓伸出长度（0.30.5）d确定。其中1=14m

20、m、S=2mm、H=8.4mm、h=2.0mm、螺栓伸出长度取0.4d=o.4x11mm。L2iSH2h0.4d21428.422.00.41146.8(mm)取螺栓长度L50mm。螺栓标记：螺栓GB/T5780-2000M10X50材料：Q235-A螺母标记：螺母GB/T41-2000M10X1.5材料：Q235-A垫圈标记：垫圈GB/T952002-10-100HV1.6水室的部件图水室的部件图见图&3CT图8水室部件图第二章：平板封头的设计平板封头与水室采用法兰联接，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。

21、2.1平板封头的强度计算由于操作介质为水，工作温度为25°C，故材料选用Q235B。2.1.1设计参数的确定设计压力p:p1.1p1.10.2MPa计算压力Pc:PcPplp1.10.2MPa设计温度t:t251540°C焊缝系数:1.0（整板加工）钢板负偏差Ci：G0.25mm腐蚀裕度C2：C21.0mm2.1.2平板封头壁厚的设计平板封头的壁厚公式为:SnC1C2其中：DC计算直径，取垫片的中径，即503+（539-503）/2=521mm；K板边结构特征系数，取0.3。设封头的壁厚为Sn14mm，由Sn14mm、Q235B、t40°C查钢板的许用应力表可知t

22、113MPa。由公式SnDeGC2得：i'0.3X1.1X0.2Sn5210.251.013.85mm113X1.0圆整Sn14mm，因为Sni4mm=Sn14mm，所以假设Sn14mm合理故封头的壁厚为Sn14mm2.1.3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Di50020480mm，喷嘴孔在480mm的范围内进行布置，喷嘴孔的个数及布

23、置如图10。喷嘴孔数量为13,喷嘴孔中心线距离为105mm。喷嘴出口内径取do10mm，面积比：md；/(ndO)62222则喉管的直径为：d26X19do6X19X10(mm),d2106.8(mm)3豹图10喷嘴孔在喷板上的布置3.2喷板的稳定性计算p0.3MPa。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Sn12mm，SeSnC12210(mm)。由喷板的当量半径RO1500mm和Se10.75(mm)，计算出Ro/Se1500/10150mm。用A=oi25(鱼)计算出系数A值，A0.12510/15000

24、.00083。Ro在图15-5的下方找到系数A=0.00083值，由此做垂直线与w150C的温度线相交，交点水平对应的值系数B约为100MPa。许用外压p按下式计算：pB(-|e)10p100()0.67MPa1500因为p0.3MPavp0.67MPa,所以假设壁厚为Sn12mm满足稳定性要求，但考虑到喷板上需要开设19个最大直径为45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Sn30mm。喷板的结构及尺寸如图11。图11喷板的结构与尺寸4.1真空

25、室的长度设计10001500mm，取引射构成引射流体的长度1000mm，故总长度L1000mm。第四章真空室的设计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CC材料选用16Mn,其基本结构如图12所示。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4.1.1圆筒的长度设计、进气管直径的确定进气管直径的

26、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Di500mm1500mm，最大开孔直径1diDi250mm且不过520mm，取di200mm。与之配套的接管公称直径为2DN200mm，规格为2196。根据DN200、设备外无保温层，可确定进气管的长度为丨200mm。二、圆筒长度的确定圆筒的长度为：L22.5.R&DOt52505219396(mm)圆整取L400mm4.1.2

27、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DN150、PN0.25的管法兰，由管法兰的内径为B1161mm，故取锥壳的下端外径DOt161mm。锥壳的长度为：1000-400=600mm，锥壳的半锥角为：tan(DiDot)/(2LJ0.283，所以半角a15.7，因a25°故设计合理，锥壳的长度满足要求。4.2真空室的稳定性计算pO.IMPa4.2.1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Sn5mm,SeSnC50.2513.75(mm)、DoDi2Sn50010510(mm)由公式Lcr1.17D。*D°计

28、算出临界长度Lcr值为:j'510Lcr1.175106958.66(mm)3.75筒体的计算长度L计由前面可知：L400mm因为Lcr16585.6mmL400mm，所以筒体为短圆筒。由Pcr2.59覽得:2.592.11053.752pcrELD。，Se400510510.3.753.22(MPa),2.2E'(-)3Do对于筒体稳定系数m3,ppcr/33.22/31.07(MPa)因为p0.1MPap1.07MPa，所以假设壁厚Sn5mm偏大，但考虑到化工容器的加工壁厚不小于5mm，故取筒体的壁厚Sn5mm、图算法假设圆筒的壁厚为Sn5mm,SeSnC50.2513.7

29、5(mm)、DoDi2Sn50010510(mm)，则L/DO400/5100.784、Do/Se510/3.75136。在图15-4中的纵坐标上找到L/DO0.784，自该点做水平线与对应的Do/Se136线相交，由交点做垂直线与水平轴相交，找到交点的系数A值约0.0013。在图15-5中的横坐标上找到0.0013，由此做垂直线与150C的温度线相交,交点水平对应的值系数B1约为110MPa。圆筒的许用外压p按下式计算:p=B1鲁Do375,p1100.81(MPa)510因为p0.1MPap0.5MPa，所以假设壁厚Sn5mm偏大，但考虑到化工容器的加工壁厚不小于5mm，故取筒体的壁厚Sn

30、5mm4.2.3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See来代替圆筒的有效壁厚Se,锥壳的有效壁厚为：See(&cC)COS将外压圆锥壳转化为当量圆筒，其当量长度为：Le(1土)2Dl其中：L1圆锥壳的轴向长度，取600mm;Ds圆锥壳的小端外径，取161;Dl圆锥壳的大端外径，取5002Snc。假设圆锥壳的壁厚为Snc5mm,Sce(SncC)cos(51.25)cos16o3.605mm当量长度为：LLl(12Ds、600161、)(1)395(mm)，Dl250010Le/DL395/5100.774、DL/Sce510/3.

31、605141.5在图15-4中的纵坐标上找到Le/DL0.774，自该点做水平线与对应的DL/Sce141.5线相交，由交点做垂直线与水平轴相交，找到交点的系数A值约0.0009。在图15-5中的横坐标上找到0.0011，由此做垂直线与150c的温度线相交，交点水平对应的值系数B约为100MPa。按下式计算许用外压p:p=B生,p1000.71(MPa)Do510因为pO.IMPap0.71MPa，所以假设壁厚Sn5mm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Snc5mmnc4.3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

32、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)、I型六角螺母(A级、GB/T41-2000)、平垫圈(100HV、GB/T95-2002)与喷板联接的螺栓长度为：L1232S2h0.4d3030302314.80.418124(mm)取L125mm。螺栓标记:螺栓GB/T5780-2000M16X125材料:Q235-A螺母标记:螺母GB/T41-2000M16X2材料:Q235-A垫圈标记:垫圈GB/T952002-16-100HV4

33、.3.2外压圆锥壳的法兰联接结构设计、管法兰的设计及密封面的选型根据管法兰的DN=150、PN=0.25MPa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PL150-0.25RF16Mn0图13外压圆锥壳下端管法兰的结构及尺寸*165、LA213图14垫片的尺寸I型六角螺母（A级、GB/T41-2000）、取螺栓长度L80mm。螺栓标记：螺栓GB/T5780-2000M16X80材料：Q235-A螺母标记：螺母GB/T41-2000M16X2材料：Q235-A垫圈标记：垫圈GB/T952002-16-100HV、垫片的设计及螺栓、螺

34、母的设计根据密封的介质为水，操作温度为25C,操作压力为0.2MPa，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14。垫片标记：HG20606垫片RF150-0.25XB350本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、平垫圈(100HV、GB/T95-2002)螺栓长度L的计算：螺栓的长度由法兰的厚度（!）、垫片的厚度（S）、螺母的厚度（H）、垫圈厚度（h）、螺栓伸出长度（0.30.5）d确定。其中1=24mm、S=2mm、H=14.8mm、h=1.5mm、螺栓伸出长度取0.4d=0.4x18mm。螺栓的长度为：L21SH2h0.4d224

35、214.821.50.41875（mm）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=0.25MPa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PL200-0.25RF16Mn、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25C，操作压力为0.2MPa，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。273F-畑J/SAAAJ/VW图16垫片的尺寸垫片标记：HG20606垫片RF200-0.25XB350本设计选用六角头螺栓（A级、GB

36、/T5780-2000）、I型六角螺母（A级、GB/T41-2000）、平垫圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓长度L的计算：螺栓的长度由法兰的厚度（J、垫片的厚度（S）、螺母的厚度（H）、垫圈厚度（h）、螺栓伸出长度（0.30.5）d确定。其中1=22mm、S=1.5mm、H=18mm、h=3mm、螺栓伸出长度取0.4d=0.4x18mm。螺栓的长度为：L21SH2h0.4d2221.518230.41876.7（mm）取长度L80mm。螺栓标记：螺栓GB/T5780-2000M16X80材料:Q235-A螺母标记：螺母GB/T41-2000M16X2材料:Q235-A垫圈标记:GB

37、/T95-2002-16-100HV434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：li2.5RSnDot/2其中：R筒体半径，取250mm；Sn筒体壁厚，取5mm；DOt接管外径，取219mm。112.5RS/DOt/2252505219/2198（mm），取l1200mm。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40mm，则支座底板距上法兰密封31面的垂直距离为：400-40-40=320（mm），因此，l2320mm。4.3.6真空表接管的装配尺寸132.5.RSnDot/2=2.5250525/2101(mm)取l3100

38、mm。4.4真空室的部件图eX17真空室的部件图第五章喷嘴的设计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d1015mm，本设计取d10mm。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。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，导致水温升咼，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

39、置防旋装置，材料选用聚四氟乙烯，结构与尺寸如图19。034為3图19防旋十字挡板第六章喉管、尾管的结构设计6.1喉管的设计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。255關40图20喉管的结构与尺寸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D

40、N125，接管的规格为153X3，长度丨10000mm。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根据管法兰的DN=125、PN=0.25MPa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、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25C,操作压力为0.2MPa，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。4192*Nl丄图22垫片的尺寸垫片标记：HG20606垫片RF125-0.25XB350本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、I型六角螺母（A级、GB/T41

41、-2000）、平垫圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓长度L的计算:螺栓的长度由法兰的厚度（1）、垫片的厚度（S）、螺母的厚度（H）、垫圈厚度（h）、螺栓伸出长度（0.30.5）d确定。其中1=20mm、S=2mm、H=14.8mm、h=3mm、螺栓伸出长度取0.4d=0.4x3918mm。螺栓的长度为：L21SH2h0.4d220214.8230.41870(mm)取长度L70mm。螺栓标记：螺栓GB/T5780-2000M16X70材料：Q235-A螺母标记：螺母GB/T41-2000M16X2材料：Q235-A垫圈标记：垫圈GB/T95-2002-16-100HV第七章压力试验压

42、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Pt且不小于（p+0.1）MPa其中：p设计压力，取p1.10.2MPa；材料在试验温度下的许用应力,取113MPa；一材料在设计温度下的许用应力，取113MPa。113将已知值代入上式得：卩丁1.251.10.20.275（MPa）113因为Pt0.275MPa<（p+0.1）=0.32MPa，所以取pT0.32MPa。压力表的量程：2Pt=2>0.32=0.64MPa或0.481.28MPa。水温5C7.1.2压力试验

43、的强度校核液压试验时筒体产生的最大应力max为:maxS(Di&C)2(SnC)代入已知值得：m”驚営ST21.49(MPa)因max=21.49MPa<0.9s=0.9>35>0.6=126.9MPa，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0.32MPa，保压不低于30min，然后将压力缓慢降至0.256MPa，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。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

44、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0.2MPa，故取卩丁0.2MPa。压力表的量程：2pT=2>0.2=0.4MPa或0.30.8MPa。操作介质：空气；温度15C7.2.2压力试验的强度校核气压试验时锥体产生的最大应力max为:maxPt(Di&C)12(SnC)cos代入已知值得：max02(500525)14.0(MPa)2(51.25)cos16o因max=14.0MPav0.8s=0.8>35>.65=112.8MPa，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0.02MPa，保持5min并进行初检

45、。合格后继续升压至0.1MPa，其后按每级的0.02MPa级差，逐级升至试验压力0.2MPa，保持30min,然后再降至0.174MPa，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（Q1）；二、操作介质的的质量（Q2）,总质量：QQ1Q2。8.1.1设备金属的质量Q1的估算）水室的金属质量水室的主要金属质量QS：QS=QT+2QF+Qj+QY+Q封其中：Qt筒体质量，对于Dj500mm、Sn5mm的圆筒，每米的质量为62kg，取Qt=0.40X62=24.8kg;Qf法兰

46、质量，对于DN500、PN0.25的容器法兰，查表知Qf=23.7kg;Qj压力表接管质量，对于DN20、PN0.25的突面板式管法兰，查表知法兰质量为0.6kg、接管质量为0.31kg，取Qj=0.91kgQy进液接管质量，对于DN200、PN0.25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0.2X31.52=6.304kg，取QY=6.85+6.304=13.154kg封头质量一Q封3.14X0.252X0.014X7.9X10321.7kgQS=24.8+22X2.7+0.91+13.15+21.7=105.96=106kg（二）真空室的金

47、属质量真空室的金属质量QZ：QZ=Qq+QF1+QF2+Qj+Qg其中：Qq壳体质量，近似按Di500mm、Sn5mm的圆筒计算，每米的质量为62kg,取Qq=62kg；QF1上法兰质量，对于DN500、PN0.25的容器法兰，查表知Qf=22.7kg;Qf2下法兰质量，对于DN150、PN0.25突面板式管法兰，查表知QF2=5.14kg；Qj真空表接管质量，对于DN20、PN0.25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Qj=0.91kgQg进气接管质量，对于DN200、PN0.25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，

48、故接管质量6.304kg，取Qg=13.154kgQS=62+22.7+5.14+0.91+13.15=103.9=105kg（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：Qp46.5kg单个喷嘴的金属质量近似为m1.39kg,喷嘴数13,总质量为：18.07kg。（四）尾管的金属质量对于DN125、PN0.25的突面板式管法兰，查表知法兰质量为4.53kg，规格133X3的无圭寸钢管，其每米的质量为9.62kg，长度为10m，总质量为96.2kg。（五）附件的金属质量附件包括80个螺栓、80个螺母、160个金属平垫圈、6个非金属垫片、四个耳式支座。单个螺栓的质量按M16X

49、80的规格确定，查螺栓的标准知，单个螺栓的质量0.165kg,螺栓的总质量为：80X0.165=13.2kg。单个螺母的质量按M16X2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：80X0.029=2.32kg。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：2.32kg单个耳式支座初步取3kg，总质量为：3X4=12kg。Q1=106+105+46.5+18.07+4.53+96.2+13.2+2.32+2.32+12总容积为：V0.0860.2040.1230.42m操作介质按水计算，则操作介质的总质量Q2为：0.42X1000=420(kg)

50、QQ1Q2=406.14+420=826.14(kg)=8.27KN=406.14（kg）水室的容积：Vn42(0.5X0.4230.2192X0.2)0.086m3真空室的容积:V2nz2(0.5X14230.219X0.2)0.204m尾管的容积：V3n2X0.125X1030.123m48.1.2操作介质的质量（Q2）的估算38.2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：Q/28.27/24.135(KN)8.2.2支座的尺寸

51、设计根据支座承受的载荷4.135KN、DN500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：Q235-A-F3!图23A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A的计算AdSo2SoSet(1fr)式中：ddi2C=219-12+2(1+6w%)=210.2(mm)PcD2tPc1.10.250021130.61.10.20.81(mm)SOSntC61610%4.4(mm)将已知值代入得：AdSO2SOSet(1fr)210.20.8120.814.4(11)=170.26(mm2)=163/113=1.45>1.0，取1.0t9.1.2有效补强区内起补强作用的面积计算、筒体起补强作用金属面积A-i的计算A1(Bd)(SeSo)