立式多喷嘴水喷射真空泵设计项目计划书

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p=0.35MPa，属低压设备；操作介质为水，不具有污染性；操W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，其基本结构如设计压力p：p＝1.1p，取p＝1.1p=1.1×0.35MPa液体静压p：按筒高近似为H=1000mm估算p=pgH=0.01MPa，LLp/p=0.01/(1.1×0.35)=LL计算压力p：p=p+p=p=1.1×0.35MPa设计温度t：25+15=40℃1.1.2筒体壁厚的强度计算知[σ]t＝113MPa。C’’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1.1.3筒体壁厚的刚度计算对于Q235-B制容器，当D≤3800mm，S≥2D/1000且不小于3mm，另加Cimini2n根据法兰的DN=500、PN=0.6MPa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，结构与尺寸如图2。法兰FF500-0.6JG/T47螺栓规格：M161.2.2垫片的设计与螺栓、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0.35MPa，由垫片选用表可知：垫片标记：HG20606垫片FF500-0.6XB350平垫圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓的长度由法兰的厚度(δ)、平板封头的厚度(δ)、垫片的厚度（S）、螺母的厚螺栓标记：螺栓GB/T5780-2000M16×80材料：Q235-A螺母标记：螺母GB/T41-2000M16×2材料：Q235-A垫圈标记：垫圈GB/T95—2002-16-100HV3/h)设备外部没有保温层，由DN=200查表可知，进液管长度取：l=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：其中：R—筒体半径，取250mm；S—筒体壁厚，取5mm；D—接管外径，取219mm。根据管法兰的DN=200、PN=0.6MPa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，结构与尺寸如图4。法兰标记：HG20592法兰PL200-0.6RF16Mn二、垫片的设计与螺栓、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0.35MPa，由垫片选用表可知：垫片标记：HG20606垫片RF200-0..6XB350平垫圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓伸出长度(0.3～0.5)d确定。螺栓伸出长度(0.3～0.5)d确定。1螺栓标记：螺栓GB/T5780-2000M16×75材料：Q235-A螺母标记：螺母GB/T41-2000M16×2材料：Q235-A垫圈标记：垫圈GB/T95—2002-16-100HV其中：R—筒体半径，取250mm；S—筒体壁厚，取5mm；D—进水管外径，取219mm。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：R—筒体半径，取250mm；S—筒体壁厚，取6mm；D—接管外径，取25mm。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，结构与尺寸HG20592法兰PL20-0.二、垫片的设计与螺栓、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0.35MPa，由垫片选用表可知：垫片标记：HG20606垫片RF20-0.6XB350平垫圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓伸出长度(0.3～0.5)d确定。螺栓伸出长度(0.3～0.5)d确定。1螺栓标记：螺栓GB/T5780-2000M10×50材料：Q235-A螺母标记：螺母GB/T41-2000M10×1.5材料：Q235-A垫圈标记：垫圈GB/T95—2002-10-100HV水室的部件图见图8。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，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。由于操作介质为水，工作温度为25OC，故材料选用Q235-B。计算压力：p=p+p=p=1.1×0.35MPa122.1.2平板封头壁厚的设计其中：D—计算直径，取垫片的中径，即D=503+（539-503）/2=521mm；K—板边结构特征系数，取0.3。’’n’’n2.1.3平板封头的结构设计平板封头的结构如图9。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，为防止喷嘴与水室壁出现干涉，喷板的球面喷嘴孔的个数与布置如图10。喷嘴孔数量为21，喷嘴孔中心线距离为85mm。喷嘴出口径i22/(nd2)=623.2.1设计外压的确定A=0.125(e)计Ro在图15-5的下方找到系数A=0.00083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B1约为100MPa。许用外压[p]按下式计算n但考虑到喷板上需要开设21个最大直径为φ45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n板的结构与尺寸如图11。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，在气室将产生负压。由条件设计单中可知水室的工作压力为p0.35MPa，属低压设备；操W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，易造成引射流体过早破碎，气液混合物不能与时进入尾管排出，使抽气量下降；反之，则相反。因此，在满足开孔的条1iiiiiii根据DN=200、设备外无保温层，可确定进气管的长度为l=200mm。二、圆筒长度的确定锥壳的长度为：1000-400=600mm，锥壳的半锥角为：°<α＜25°故设计合理，锥壳的长度满足要求。筒体的计算长度L,计算如下：L,=415mmcrLDOOcrnn做水平线与对应的D/S=107.8线相交，由交点做垂直线与水平轴相交，找到交点的系交，交点水平对应的值系数B约为125MPa。1圆筒的许用外压[p]按下式计算：Onn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eLD)L其中：L—圆锥壳的轴向长度，取600mm；D—圆锥壳的小端外径，取161；o=4.588mm，L轴相交，找到交点的系数A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，交点水平对应的值系数B约为120MPa。1按下式计算许用外压[p]：On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S=6mm外压圆筒的法兰联接结构设计平垫圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓标记：螺栓GB/T5780-2000M16×125材料：Q235-A螺母标记：螺母GB/T41-2000M16×2材料：Q235-A垫圈标记：垫圈GB/T95—2002-16-100HV外压圆锥壳的法兰联接结构设计根据管法兰的DN=150、PN=0.6MPa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，结构与尺寸如图13。HG20592法兰PL150-0.6RF16Mn二、垫片的设计与螺栓、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0.35MPa，由垫片选用表可知：垫片标记：HG20606垫片RF150-0.6XB350平垫圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓伸出长度(0.3～0.5)d确定。1螺栓标记：螺栓GB/T5780-2000M16×80材料：Q235-A螺母标记：螺母GB/T41-2000M16×2材料：Q235-A垫圈标记：垫圈GB/T95—2002-16-100HV4.3.3进气管法兰联接结构设计根据管法兰的DN=200、PN=0.6MPa封面的型式为突面，结构与尺寸如图15。HG20592法兰PL200-0.6RF16Mn二、垫片的设计与螺栓、螺母的设计根据密封的介质为水，操作温度为可知：选用橡胶垫片，材料为橡胶板垫片标记：HG20606垫片RF200-0.6XB350平垫圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓伸出长度(0.3～0.5)d确定。1螺栓标记：螺栓GB/T5780-2000M16×80材料：Q235-A螺母标记：螺母GB/T41-2000M16×2材料：Q235-A垫圈标记：GB/T95－2002-16-100HV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：R—筒体半径，取250mm；S—筒体壁厚，取6mm；D—接管外径，取219mm。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面23真空室的部件图如图17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。喷嘴的结构与尺寸如图18。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。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。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。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Ф153×3，长度l5000mm。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，结构与尺寸如图21。二、垫片的设计与螺栓、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0.35MPa，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。垫片标记：HG20606垫片RF125-0.25XB350平垫圈（100HV、GB/T95-2002）1螺栓伸出长度(0.3～0.5)d确定。11螺栓标记：螺栓GB/T5780-2000M16×70材料：Q235-A螺母标记：螺母GB/T41-2000M16×2材料：Q235-A垫圈标记：垫圈GB/T95－2002-16-100HV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与设备出厂时必须进行的工序。pT=1.25p且不小于（p+0.1）MPaMPa；[σ]t—材料在设计温度下的许用应力，取113MPa。压力表的量程：2p=2×0.485=0.97MPa或0.48～1.28MPa。T水温≥5℃n因σ=25.8MPa＜0.9σΦ=0.9×235×0.85=179.8MPa，故液压强度足够。在保持水室表面干燥的条件下，首先用水将水室的空气排空，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。真空容器按规定做压试验，且试验压力为0.T压力表的量程：2p=2×0.2=0.4MPa或0.3～0.8MPa。T操作介质：空气；温度≥15℃气压试验时锥体产生的最大应力n因σ=10.2MPa＜0.8σΦ=0.8×235×0.85=160MPa，故气压强度足够。做气压试验时，缓慢将压力升至0.02MPa，保持5min并进行初检。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0.35然后再降至0.174MPa，保压足够长时间，同时进行检查，如有泄露，修补后再按上述规设备工作时的总质量由两部分构成，一、设备金属的质水室的主要金属质量Q：Q=Q+2Q+Q+QTQ—法兰质量，对于DN=500、PN=0.6的容器法兰，查表知Q=23.7kg；FFQ—压力表接管质量，对于DN=20、PN=0.6的突面板式管法兰，查表知法兰j质量为0.6kg、接管质量为0.31，取Q=0.91kgjY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Y=6.85+6.304=13.154kg3封=30+2×23.7+0.91+13.15+46.51==137.97kg真空室的金属质量QZ：QZ=Qq+QF1+QF2+Qj+QgqF1FF2=5.14kg；Q—真空表接管质量，对于DN=20、PN=0.6的突面板式管法兰，查表知法兰j质量为0.6kg、接管质量为0.31，取Q=0.91kgjg质量为6.85kg、接管质量为6.304kg，取Q=13.154kgg=45+23.7+5.14+0.91+13.15=87.9=88kgp单个喷嘴的金属质量近似为1.39kg，喷嘴数21，总质量为：29.19kg。螺栓的总质量为：80×0.165=13.2kg。单个螺母的质量按M16×2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.=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：3×4=12kg。Q1=137.97+88+46.5+29.19+48.1+13.2+2.32+2.32+12=379.6（kg）=380kgπ2×34π2×1+3操作介质按水计算，则操作介质的总质量Q2为：0.42×1000=424（kg）2=380+424=804（kg）=8.04KN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）。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：/T4725—92支座A1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ic=163/113=1.45＞1.0，取1.0=212.302（mm2）9.1.2有效补强区起补强作用的面积计算1f)1=786.1（mm2）1122三、焊缝起补强作用金属面积A的计算39.1.3补强面积的的确定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A的计算f)]i=210.2（mm）SocDicf=——9.2.2有效补强区起补强作用的面积计算1f)12)112c2三、焊缝起补强作用金属面积A的计算3A=×K2=×629.2.3补强面积的的确定焊接是将需要连接的零件，通过在连接处加热熔化金