立式多噴嘴水噴射真空泵設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)劃書

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(gè)噴嘴。由條件設(shè)計(jì)單中可知水室的工作壓力為p=0.35MPa，屬低壓設(shè)備；操作介質(zhì)為水，不具有污染性；操W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(jié)構(gòu)如設(shè)計(jì)壓力p：p＝1.1p，取p＝1.1p=1.1×0.35MPa液體靜壓p：按筒高近似為H=1000mm估算p=pgH=0.01MPa，LLp/p=0.01/(1.1×0.35)=LL計(jì)算壓力p：p=p+p=p=1.1×0.35MPa設(shè)計(jì)溫度t：25+15=40℃1.1.2筒體壁厚的強(qiáng)度計(jì)算知[σ]t＝113MPa。C’’計(jì)壓力較小，因此，強(qiáng)度條件已不是確定筒體壁厚的主要因素，應(yīng)按剛度條件設(shè)計(jì)筒體1.1.3筒體壁厚的剛度計(jì)算對于Q235-B制容器，當(dāng)D≤3800mm，S≥2D/1000且不小于3mm，另加Cimini2n根據(jù)法蘭的DN=500、PN=0.6MPa查表可知：法蘭的類型為甲型平焊法蘭；密封面的型式為平面，結(jié)構(gòu)與尺寸如圖2。法蘭FF500-0.6JG/T47螺栓規(guī)格：M161.2.2墊片的設(shè)計(jì)與螺栓、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0.35MPa，由墊片選用表可知：墊片標(biāo)記：HG20606墊片F(xiàn)F500-0.6XB350平墊圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓的長度由法蘭的厚度(δ)、平板封頭的厚度(δ)、墊片的厚度（S）、螺母的厚螺栓標(biāo)記：螺栓GB/T5780-2000M16×80材料：Q235-A螺母標(biāo)記：螺母GB/T41-2000M16×2材料：Q235-A墊圈標(biāo)記：墊圈GB/T95—2002-16-100HV3/h)設(shè)備外部沒有保溫層，由DN=200查表可知，進(jìn)液管長度?。簂=200mm進(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：R—筒體半徑，取250mm；S—筒體壁厚，取5mm；D—接管外徑，取219mm。根據(jù)管法蘭的DN=200、PN=0.6MPa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)與尺寸如圖4。法蘭標(biāo)記：HG20592法蘭PL200-0.6RF16Mn二、墊片的設(shè)計(jì)與螺栓、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0.35MPa，由墊片選用表可知：墊片標(biāo)記：HG20606墊片RF200-0..6XB350平墊圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓伸出長度(0.3～0.5)d確定。螺栓伸出長度(0.3～0.5)d確定。1螺栓標(biāo)記：螺栓GB/T5780-2000M16×75材料：Q235-A螺母標(biāo)記：螺母GB/T41-2000M16×2材料：Q235-A墊圈標(biāo)記：墊圈GB/T95—2002-16-100HV其中：R—筒體半徑，取250mm；S—筒體壁厚，取5mm；D—進(jìn)水管外徑，取219mm。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：R—筒體半徑，取250mm；S—筒體壁厚，取6mm；D—接管外徑，取25mm。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)與尺寸HG20592法蘭PL20-0.二、墊片的設(shè)計(jì)與螺栓、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0.35MPa，由墊片選用表可知：墊片標(biāo)記：HG20606墊片RF20-0.6XB350平墊圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓伸出長度(0.3～0.5)d確定。螺栓伸出長度(0.3～0.5)d確定。1螺栓標(biāo)記：螺栓GB/T5780-2000M10×50材料：Q235-A螺母標(biāo)記：螺母GB/T41-2000M10×1.5材料：Q235-A墊圈標(biāo)記：墊圈GB/T95—2002-10-100HV水室的部件圖見圖8。平板封頭與水室的上法蘭采用法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)，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，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。由于操作介質(zhì)為水，工作溫度為25OC，故材料選用Q235-B。計(jì)算壓力：p=p+p=p=1.1×0.35MPa122.1.2平板封頭壁厚的設(shè)計(jì)其中：D—計(jì)算直徑，取墊片的中徑，即D=503+（539-503）/2=521mm；K—板邊結(jié)構(gòu)特征系數(shù)，取0.3?！痭’’n2.1.3平板封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)平板封頭的結(jié)構(gòu)如圖9。由設(shè)計(jì)條件單可知，噴嘴孔在噴板上的布置形式為等邊三角形，考慮到最外緣噴嘴具有一定的傾斜角度，因此，在噴板上布置噴嘴時(shí)，為防止噴嘴與水室壁出現(xiàn)干涉，噴板的球面噴嘴孔的個(gè)數(shù)與布置如圖10。噴嘴孔數(shù)量為21，噴嘴孔中心線距離為85mm。噴嘴出口徑i22/(nd2)=623.2.1設(shè)計(jì)外壓的確定A=0.125(e)計(jì)Ro在圖15-5的下方找到系數(shù)A=0.00083值，由此做垂直線與≤150℃的溫度線相交，交點(diǎn)水平對應(yīng)的值系數(shù)B1約為100MPa。許用外壓[p]按下式計(jì)算n但考慮到噴板上需要開設(shè)21個(gè)最大直徑為φ45的圓孔，會引起噴板的穩(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，噴嘴會產(chǎn)生較大的擺動(dòng)，導(dǎo)致引n板的結(jié)構(gòu)與尺寸如圖11。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)，會將水流周圍的氣體以摩擦、撞擊、挾帶的方式帶出，在氣室將產(chǎn)生負(fù)壓。由條件設(shè)計(jì)單中可知水室的工作壓力為p0.35MPa，屬低壓設(shè)備；操W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，法真空室由圓筒和圓錐殼兩部分構(gòu)成，總長度取引射流體的長度，引射流體的長度為進(jìn)氣管直徑的大小對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，氣液混合物不能與時(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1iiiiiii根據(jù)DN=200、設(shè)備外無保溫層，可確定進(jìn)氣管的長度為l=200mm。二、圓筒長度的確定錐殼的長度為：1000-400=600mm，錐殼的半錐角為：°<α＜25°故設(shè)計(jì)合理，錐殼的長度滿足要求。筒體的計(jì)算長度L,計(jì)算如下：L,=415mmcrLDOOcrnn做水平線與對應(yīng)的D/S=107.8線相交，由交點(diǎn)做垂直線與水平軸相交，找到交點(diǎn)的系交，交點(diǎn)水平對應(yīng)的值系數(shù)B約為125MPa。1圓筒的許用外壓[p]按下式計(jì)算：Onn承受外壓圓錐殼的壁厚可按外壓圓筒壁厚的確定方法進(jìn)行計(jì)算，但用錐殼的有效壁厚eLD)L其中：L—圓錐殼的軸向長度，取600mm；D—圓錐殼的小端外徑，取161；o=4.588mm，L軸相交，找到交點(diǎn)的系數(shù)A值約0.001。在圖15-5中的橫坐標(biāo)上找到0.001，由此做垂直線與150℃的溫度線相交，交點(diǎn)水平對應(yīng)的值系數(shù)B約為120MPa。1按下式計(jì)算許用外壓[p]：On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S=6mm外壓圓筒的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)平墊圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓標(biāo)記：螺栓GB/T5780-2000M16×125材料：Q235-A螺母標(biāo)記：螺母GB/T41-2000M16×2材料：Q235-A墊圈標(biāo)記：墊圈GB/T95—2002-16-100HV外壓圓錐殼的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)管法蘭的DN=150、PN=0.6MPa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)與尺寸如圖13。HG20592法蘭PL150-0.6RF16Mn二、墊片的設(shè)計(jì)與螺栓、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0.35MPa，由墊片選用表可知：墊片標(biāo)記：HG20606墊片RF150-0.6XB350平墊圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓伸出長度(0.3～0.5)d確定。1螺栓標(biāo)記：螺栓GB/T5780-2000M16×80材料：Q235-A螺母標(biāo)記：螺母GB/T41-2000M16×2材料：Q235-A墊圈標(biāo)記：墊圈GB/T95—2002-16-100HV4.3.3進(jìn)氣管法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)管法蘭的DN=200、PN=0.6MPa封面的型式為突面，結(jié)構(gòu)與尺寸如圖15。HG20592法蘭PL200-0.6RF16Mn二、墊片的設(shè)計(jì)與螺栓、螺母的設(shè)計(jì)根據(jù)密封的介質(zhì)為水，操作溫度為可知：選用橡膠墊片，材料為橡膠板墊片標(biāo)記：HG20606墊片RF200-0.6XB350平墊圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓伸出長度(0.3～0.5)d確定。1螺栓標(biāo)記：螺栓GB/T5780-2000M16×80材料：Q235-A螺母標(biāo)記：螺母GB/T41-2000M16×2材料：Q235-A墊圈標(biāo)記：GB/T95－2002-16-100HV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：R—筒體半徑，取250mm；S—筒體壁厚，取6mm；D—接管外徑，取219mm。支座護(hù)板底面與真空室筒體的下端面的垂直距離取40mm，則支座底板距上法蘭密封面23真空室的部件圖如圖17噴嘴的作用是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)與尺寸如圖18。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)會加快噴嘴壁的磨損，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。喉管的的作用主要有兩個(gè)方面，一方面聚焦引射流體，另一方面起水封作用，以防止外部的大氣通過尾管進(jìn)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(jié)構(gòu)與尺寸如圖20。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。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、PN0.25的突面板式管法蘭。尾管的公稱直徑為DN125，接管的規(guī)格為Ф153×3，長度l5000mm。根據(jù)管法蘭的DN=125、PN=0.25MPa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)與尺寸如圖21。二、墊片的設(shè)計(jì)與螺栓、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0.35MPa，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。墊片標(biāo)記：HG20606墊片RF125-0.25XB350平墊圈（100HV、GB/T95-2002）1螺栓伸出長度(0.3～0.5)d確定。11螺栓標(biāo)記：螺栓GB/T5780-2000M16×70材料：Q235-A螺母標(biāo)記：螺母GB/T41-2000M16×2材料：Q235-A墊圈標(biāo)記：墊圈GB/T95－2002-16-100HV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)是化工容器與設(shè)備出廠時(shí)必須進(jìn)行的工序。pT=1.25p且不小于（p+0.1）MPaMPa；[σ]t—材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，取113MPa。壓力表的量程：2p=2×0.485=0.97MPa或0.48～1.28MPa。T水溫≥5℃n因σ=25.8MPa＜0.9σΦ=0.9×235×0.85=179.8MPa，故液壓強(qiáng)度足夠。在保持水室表面干燥的條件下，首先用水將水室的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.32MPa，保壓不低于30min，然后將壓力緩慢降至0.256MPa，保壓足夠長時(shí)間，檢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。真空容器按規(guī)定做壓試驗(yàn)，且試驗(yàn)壓力為0.T壓力表的量程：2p=2×0.2=0.4MPa或0.3～0.8MPa。T操作介質(zhì)：空氣；溫度≥15℃氣壓試驗(yàn)時(shí)錐體產(chǎn)生的最大應(yīng)力n因σ=10.2MPa＜0.8σΦ=0.8×235×0.85=160MPa，故氣壓強(qiáng)度足夠。做氣壓試驗(yàn)時(shí)，緩慢將壓力升至0.02MPa，保持5min并進(jìn)行初檢。合格后繼續(xù)升壓至0.1MPa，其后按每級的0.02MPa級差，逐級升至試驗(yàn)壓力0.35然后再降至0.174MPa，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)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)水室的主要金屬質(zhì)量Q：Q=Q+2Q+Q+QTQ—法蘭質(zhì)量，對于DN=500、PN=0.6的容器法蘭，查表知Q=23.7kg；FFQ—壓力表接管質(zhì)量，對于DN=20、PN=0.6的突面板式管法蘭，查表知法蘭j質(zhì)量為0.6kg、接管質(zhì)量為0.31，取Q=0.91kgjY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真空室的金屬質(zhì)量QZ：QZ=Qq+QF1+QF2+Qj+QgqF1FF2=5.14kg；Q—真空表接管質(zhì)量，對于DN=20、PN=0.6的突面板式管法蘭，查表知法蘭j質(zhì)量為0.6kg、接管質(zhì)量為0.31，取Q=0.91kgjg質(zhì)量為6.85kg、接管質(zhì)量為6.304kg，取Q=13.154kgg=45+23.7+5.14+0.91+13.15=87.9=88kgp單個(gè)噴嘴的金屬質(zhì)量近似為1.39kg，噴嘴數(shù)21，總質(zhì)量為：29.19kg。螺栓的總質(zhì)量為：80×0.165=13.2kg。單個(gè)螺母的質(zhì)量按M16×2的規(guī)格確定，查螺母的標(biāo)準(zhǔn)知，單個(gè)螺母的質(zhì)量0.029kg，螺母的總質(zhì)量為：80×0.=2.32kg。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：2.32kg單個(gè)耳式支座初步取3kg，總質(zhì)量為：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操作介質(zhì)按水計(jì)算，則操作介質(zhì)的總質(zhì)量Q2為：0.42×1000=424（kg）2=380+424=804（kg）=8.04KN立式多噴嘴水噴射真空泵需要設(shè)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(gè)，在真空室的圓筒上沿圓周方向分布（見圖12）。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：/T4725—92支座A1只需對進(jìn)水管孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。9.1.1水室的筒體開孔后被削弱的金屬面積A的計(jì)算ic=163/113=1.45＞1.0，取1.0=212.302（mm2）9.1.2有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計(jì)算1f)1=786.1（mm2）1122三、焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積A的計(jì)算39.1.3補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定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，只需對進(jìn)氣管孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。9.2.1真空室的筒體開孔后被削弱的金屬面積A的計(jì)算f)]i=210.2（mm）SocDicf=——9.2.2有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計(jì)算1f)12)112c2三、焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積A的計(jì)算3A=×K2=×629.2.3補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定焊接是將需要連接的零件，通過在連接處加熱熔化金