化工機(jī)械設(shè)計(jì)

1、第一章 水室的設(shè)計(jì) 1-法蘭；2-筒體；3-儀表接管；4-進(jìn)液管圖1 水室的結(jié)構(gòu)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，屬低壓設(shè)備；操作介質(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，法蘭材料選用16Mn，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。1.1 水室筒體的設(shè)計(jì)1.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)壓力： 1.1，取1.1=1.1×0.2液體靜壓： 按筒高近似為 估算=0.01，因=0.01<=0.011，故可以忽略。計(jì)算壓力： = = 1.1×0.2設(shè)計(jì)溫度： 25+15=40焊縫系數(shù)： （單面焊透

2、，局部無損探傷）鋼板負(fù)偏差： 0.25（GB6654-96）因設(shè)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(qiáng)度計(jì)算假設(shè)筒體壁厚的，由Q235-B、=25、查鋼板的許用應(yīng)力表可知113。根據(jù)得：考慮，則，圓整由于，故假設(shè)的筒體壁厚太大，應(yīng)重新假設(shè)，考慮到設(shè)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)筒體壁厚。 1.1.3 筒體壁厚的剛度計(jì)算對(duì)于Q235-B制容器，當(dāng)3800 ，2/1000且不小于3，另加圖2 法蘭的結(jié)構(gòu)與尺寸并圓整至。故：考慮到筒體加工壁厚不小于5mm，取。1.2筒體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.2.1法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選

3、型根據(jù)法蘭的DN=800、PN=0.25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(jié)構(gòu)及尺寸如圖2。法蘭標(biāo)記： 法蘭 800-0.25 JG/T4701-2002。材 料： 16Mn螺栓規(guī)格： 16螺栓數(shù)量： 32法蘭數(shù)量： 31.2.2 墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、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0.2，由墊片選用表可知：選用橡膠墊片，材料為橡膠板（GB/T3985）。墊片標(biāo)記：HG20606 墊片 RF 800-0.25 XB350本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000）、平墊圈（100HV、

4、GB/T 95-2002）螺栓長(zhǎng)度的計(jì)算：螺栓的長(zhǎng)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(zhǎng)度(0.30.5)確定。其中=36、=22(見第二章)、=3、=14.8.、3、螺栓伸出長(zhǎng)度取=0.4×18。與平板封頭聯(lián)接的螺栓長(zhǎng)度為：取長(zhǎng)度。螺栓標(biāo)記： 螺栓GB/T5780-2000 M16×90 材 料： Q235-A螺母標(biāo)記： 螺母GB/T41-2000 M16×2材 料： Q235-A墊圈標(biāo)記： 墊圈GB/T 952002 -16-100 HV 1.3 進(jìn)液管的設(shè)計(jì)1.3.1 進(jìn)液管直徑的設(shè)計(jì) 取進(jìn)液管液體流

5、速 由得：根據(jù)得：由查鋼管標(biāo)準(zhǔn)可知：進(jìn)液管，外徑、壁厚。開孔直徑<，滿足開孔最大直徑的要求。1.3.2進(jìn)液管長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)及裝配尺寸 設(shè)備外部沒有保溫層，由DN=250查表可知，進(jìn)液管長(zhǎng)度?。哼M(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：筒體半徑，400mm；筒體壁厚，取5mm；接管外徑，取273mm。，取。1.3.3進(jìn)液管法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、管法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型根據(jù)管法蘭的DN=250、PN=0.25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)及尺寸如圖4。 圖4 進(jìn)液管法蘭的結(jié)構(gòu)與尺寸法蘭標(biāo)記：HG20592 法蘭 PL250-0.25

6、RF 16Mn二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、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0.2，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(biāo)記：HG20606 墊片 RF 250-0.25 XB350圖5 墊片的尺寸本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000）、平墊圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓長(zhǎng)度的計(jì)算：螺栓的長(zhǎng)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(zhǎng)度(0.30.5)確定。其中=24 =2 =14.8 1.5螺栓伸出長(zhǎng)度取=0.4&

7、#215;18。 螺栓的長(zhǎng)度為： 取螺栓長(zhǎng)度。 螺栓標(biāo)記： 螺栓GB/T5780-2000 M16×75 材 料： Q235-B螺母標(biāo)記： 螺母GB/T41-2000 M16×2材 料： Q235-B墊圈標(biāo)記： 墊圈GB/T952002 -16-100 HV1.4筒體長(zhǎng)度的確定筒體的長(zhǎng)度H：其中：筒體半徑，取400mm；筒體壁厚，取5mm；進(jìn)水管外徑，取273mm。取H = 500mm。1.5壓力表接管及法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.5.1 接管的設(shè)計(jì)由條件設(shè)計(jì)單可知接管的DN=20，規(guī)格為25×3。接管的長(zhǎng)度。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

8、：筒體半徑，取400mm；筒體壁厚，取5mm；接管外徑，取25mm。，取。圖6壓力表接管法蘭的結(jié)構(gòu)及尺寸1.5.2 法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型根據(jù)管法蘭的DN=20、PN=0.25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)及尺寸如圖6。法蘭標(biāo)記：HG20592 法蘭 PL20-0.25 RF 16Mn二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、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0.2，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(biāo)記：HG20606 墊片 RF 20-0.25 XB350本設(shè)計(jì)選

9、用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000）、平墊圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓長(zhǎng)度的計(jì)算：螺栓的長(zhǎng)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(zhǎng)度(0.30.5)確定。其中=14、=2、=8.4、2.0、螺栓伸出長(zhǎng)度取=0.4×11。取螺栓長(zhǎng)度。螺栓標(biāo)記： 螺栓GB/T5780-2000 M10×50材 料： Q235-A螺母標(biāo)記： 螺母GB/T41-2000 M10×1.5材 料： Q235-A墊圈標(biāo)記： 墊圈GB/T952002 -10-100 HV 1.6水室的部

10、件圖水室的部件圖見圖8。 圖8 水室部件圖第二章 平板封頭的設(shè)計(jì)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(shí)可防止空氣中的雜質(zhì)進(jìn)入水室堵塞噴嘴。2.1平板封頭的強(qiáng)度計(jì)算 由于操作介質(zhì)為水，工作溫度為，故材料選用Q235B。2.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)壓力： 計(jì)算壓力： 設(shè)計(jì)溫度： 焊縫系數(shù)： (整板加工)鋼板負(fù)偏差C1：腐蝕裕度C2： 2.1.2 平板封頭壁厚的設(shè)計(jì) 平板封頭的壁厚公式為：其中： 計(jì)算直徑，取墊片的中徑，即803 +（839-803）/2=821 mm；板邊結(jié)構(gòu)特征系數(shù)，取0.3。 設(shè)封頭的壁厚為，由、Q235B、查

11、鋼板的許用應(yīng)力表可知。由公式 得：圓整，因?yàn)?，所以假設(shè)合理故封頭的壁厚為2.1.3 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。圖9 平板封頭的結(jié)構(gòu)與尺寸第三章 噴板的設(shè)計(jì)3.1 噴嘴孔在噴板上的布置由設(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780mm的范圍內(nèi)進(jìn)行布置，噴嘴孔的個(gè)數(shù)及布置如圖10。噴嘴孔數(shù)量為61，噴嘴孔中心線距離為80mm。噴嘴出口內(nèi)徑取，面積比：則喉管的直徑為：661=661100 192 圖10 噴嘴孔在噴板上的布置3.2 噴

12、板的穩(wěn)定性計(jì)算3.2.1 設(shè)計(jì)外壓的確定 噴板的設(shè)計(jì)外壓取其在工作過程中可能產(chǎn)生的最大壓差，取設(shè)計(jì)外壓：。3.2.2 穩(wěn)定性計(jì)算假設(shè)噴板的壁厚為，。由噴板的當(dāng)量半徑和，計(jì)算出。用 =0.125 計(jì)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的溫度線相交，交點(diǎn)水平對(duì)應(yīng)的值系數(shù)約為100。許用外壓按下式計(jì)算： 因?yàn)? 所以假設(shè)壁厚為滿足穩(wěn)定性要求，但考慮到噴板上需要開設(shè)37個(gè)最大直徑為的圓孔，會(huì)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(huì)產(chǎn)生較大的擺動(dòng)，導(dǎo)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。

13、本設(shè)計(jì)取。噴板的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖11。第四章 真空室的設(shè)計(jì)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(huì)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(fù)壓。由條件設(shè)計(jì)單中可知水室的工作壓力為，屬低壓設(shè)備；操作介質(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，法蘭材 1-下法蘭；2-錐殼；3-進(jìn)氣管；4-上法蘭；5-圓筒；6-儀表接管；7-耳式支座 圖12 真空室的結(jié)構(gòu)料選用16Mn，其基本結(jié)構(gòu)如圖12所示。4.1 真空室的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)真空室由圓筒和圓錐殼兩部分構(gòu)成，總長(zhǎng)度取引射流體的長(zhǎng)度，引射流體的長(zhǎng)

14、度為，取引射流體長(zhǎng)度，故總長(zhǎng)度：。4.1.1圓筒的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)一、進(jìn)氣管直徑的確定進(jìn)氣管直徑的大小對(duì)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(duì)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(shí)進(jìn)入尾管排出，使抽氣量下降；反之，則相反。因此，在滿足開孔的條件下，進(jìn)氣管直徑取大較好。由于，最大開孔直徑且不過500，取。與之配套的接管公稱直徑為，規(guī)格為。根據(jù)、設(shè)備外無保溫層，可確定進(jìn)氣管的長(zhǎng)度為。 二、圓筒長(zhǎng)度的確定 圓筒的長(zhǎng)度為： 圓整取4.1.2圓錐殼的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)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

15、取錐殼的下端外徑。錐殼的長(zhǎng)度為：1200-500=700 mm，錐殼的半錐角為：，所以半角，因故設(shè)計(jì)合理，錐殼的長(zhǎng)度滿足要求。4.2 真空室的穩(wěn)定性計(jì)算4.2.1設(shè)計(jì)外壓的確定對(duì)于真空容器，取設(shè)計(jì)外壓： 4.2.2筒體壁厚的設(shè)計(jì)1、 試差法 假設(shè)圓筒的壁厚為， 、 由公式計(jì)算出臨界長(zhǎng)度值為：筒體的計(jì)算長(zhǎng)度計(jì)算如下：=500mm因?yàn)椋酝搀w為短圓筒。由得：， 對(duì)于筒體穩(wěn)定系數(shù)，因?yàn)椋约僭O(shè)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(shè)圓筒的壁厚為，、 ，則。在圖15-4中的縱坐標(biāo)上找到，自該點(diǎn)做水平線與對(duì)應(yīng)的線相交，由交點(diǎn)做垂直線與水平軸相交，找到交點(diǎn)的系數(shù)值

16、約0.00075。在圖15-5中的橫坐標(biāo)上找到0.00075，由此做垂直線與150的溫度線相交，交點(diǎn)水平對(duì)應(yīng)的值系數(shù)約90。圓筒的許用外壓按下式計(jì)算：=， 因?yàn)?，所以假設(shè)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4.2.3 圓錐殼壁厚的設(shè)計(jì)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(zhuǎn)化為當(dāng)量圓筒，其當(dāng)量長(zhǎng)度為：其中：圓錐殼的軸向長(zhǎng)度，取900mm；圓錐殼的小端外徑，取222；圓錐殼的大端外徑，取800。假設(shè)圓錐殼的壁厚為，=3.47mm，當(dāng)量長(zhǎng)度為：，則、在圖15-4中的縱坐標(biāo)上找到，自該

17、點(diǎn)做水平線與對(duì)應(yīng)的線相交，由交點(diǎn)做垂直線與水平軸相交，找到交點(diǎn)的系數(shù)值約0.00058。在圖15-5中的橫坐標(biāo)上找到0.00058，由此做垂直線與150的溫度線相交，交點(diǎn)水平對(duì)應(yīng)的值系數(shù)約為68。按下式計(jì)算許用外壓：=， 因?yàn)椋约僭O(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.3.1外壓圓筒的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)真空室的圓筒與噴板采用法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)，法蘭選用甲型平焊法蘭；密封面的型式為平面，結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-

18、2000）、型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000）、平墊圈（100HV、GB/T 95-2002）與噴板聯(lián)接的螺栓長(zhǎng)度為：取。螺栓標(biāo)記： 螺栓GB/T5780-2000 M16×145材 料： Q235-A螺母標(biāo)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(jié)構(gòu)及尺寸墊圈標(biāo)記： 墊圈GB/T 952002 -16-100 HV 4.3.2外壓圓錐殼的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、管法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型根據(jù)管法蘭的DN=200、PN=0.25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)及尺寸如圖13。法蘭標(biāo)記：

19、HG20592 法蘭 PL200-0.25 RF 16Mn二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、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0.2，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14。圖14 墊片的尺寸 墊片標(biāo)記：HG20606 墊片 RF 200-0.25 XB350 本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000）、平墊圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓長(zhǎng)度的計(jì)算：螺栓的長(zhǎng)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(zhǎng)度(0.30.5)確定。其中=22

20、、=2、=14.8、1.5、螺栓伸出長(zhǎng)度取=0.4×18。螺栓的長(zhǎng)度為：取螺栓長(zhǎng)度。螺栓標(biāo)記： 螺栓GB/T5780-2000 M16×75材 料： Q235-A螺母標(biāo)記： 螺母GB/T41-2000 M16×2 圖15進(jìn)氣管法蘭的結(jié)構(gòu)及尺寸材 料： Q235-A墊圈標(biāo)記： 墊圈GB /T 952002- 16-100 HV 4.3.3進(jìn)氣管法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型根據(jù)管法蘭的DN=300、PN=0.25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)及尺寸如圖15。法蘭標(biāo)記：HG20592 法蘭 PL300-0.25 RF 16

21、Mn二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、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0.2，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(biāo)記：HG20606 墊片 RF 200-0.25 XB350本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A級(jí)、GB/T41-2000）、平墊圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓長(zhǎng)度的計(jì)算：螺栓的長(zhǎng)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(zhǎng)度(0.30.5)確定。其中=24、=1.5、=18、3、螺栓伸出長(zhǎng)度取=0.4×

22、;18。螺栓的長(zhǎng)度為：取長(zhǎng)度。螺栓標(biāo)記： 螺栓GB/T5780-2000 M 16×85 材 料： Q235-A螺母標(biāo)記： 螺母GB/T41-2000 M 16×2材 料： Q235-A墊圈標(biāo)記： GB/T 952002 -16-100 HV 4.3.4進(jìn)氣管的裝配尺寸進(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：筒體半徑，取400mm；筒體壁厚，取5mm；接管外徑，取273mm。，取。4.3.5支座的裝配尺寸 支座護(hù)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：500-40-40=420（mm），因此，。4.

23、3.6真空表接管的裝配尺寸=取。 4.4 真空室的部件圖圖17 真空室的部件圖 第五章 噴嘴的設(shè)計(jì)5.1噴嘴的設(shè)計(jì)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而形成真空。噴嘴的出口內(nèi)徑一般取，本設(shè)計(jì)取。由于噴嘴的出口部分磨損較嚴(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)及尺寸如圖18。 上段噴嘴 下段噴嘴 組裝圖 圖18 噴嘴的結(jié)構(gòu)及尺寸5.2防旋裝置的設(shè)計(jì) 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(huì)加快噴嘴內(nèi)壁的磨損，使噴

24、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。 圖19 防旋十字擋板第六章 喉管、尾管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1 喉管的設(shè)計(jì)圖20 喉管的結(jié)構(gòu)與尺寸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。圖21 喉管的結(jié)構(gòu)與尺寸6.2 尾管的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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D

25、N125、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153×3，長(zhǎng)度。6.2.2 法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、管法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型根據(jù)管法蘭的DN=125、PN=0.25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)及尺寸如圖21。二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、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0.2，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(biāo)記：HG20606 墊片 RF 125-0.25 XB350本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（A級(jí)、GB/T5780-2000）、型六角螺母（A級(jí)、GB

26、/T41-2000）、平墊圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓長(zhǎng)度的計(jì)算：螺栓的長(zhǎng)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(zhǎng)度(0.30.5)確定。其中=20、=2、=14.8、3、螺栓伸出長(zhǎng)度取=0.4×18。螺栓的長(zhǎng)度為：取長(zhǎng)度。螺栓標(biāo)記： 螺栓GB/T5780-2000 M16×70 材 料： Q235-A螺母標(biāo)記： 螺母GB/T41-2000 M16×2材 料： Q235-A墊圈標(biāo)記： 墊圈GB/T 952002 -16-100 HV 第七章 壓力試驗(yàn)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（

27、有無泄漏）。壓力試驗(yàn)是化工容器及設(shè)備出廠時(shí)必須進(jìn)行的工序。7.1水室的水壓試驗(yàn)7.1.1試驗(yàn)壓力的確定 且不小于（+0.1） 其中：設(shè)計(jì)壓力，??；材料在試驗(yàn)溫度下的許用應(yīng)力，取113；材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，取113。將已知值代入上式得：因?yàn)椋?0.1）=0.32，所以取。壓力表的量程：2=2×0.32= 0.64或0.481.28。水溫57.1.2壓力試驗(yàn)的強(qiáng)度校核液壓試驗(yàn)時(shí)筒體產(chǎn)生的最大應(yīng)力為：代入已知值得： 因34.30.9=0.9×235×0.85=179.8，故液壓強(qiáng)度足夠。7.1.3水壓試驗(yàn)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

28、空，再將水的壓力緩慢升至0.32，保壓不低于30，然后將壓力緩慢降至0.256，保壓足夠長(zhǎng)時(shí)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(zhì)量合格，緩慢降壓將罐體內(nèi)的水排凈，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。7.2真空室的氣壓試驗(yàn)7.2.1試驗(yàn)壓力的確定 真空容器按規(guī)定做內(nèi)壓試驗(yàn)，且試驗(yàn)壓力為0.2，故取。壓力表的量程：2=2×0.2= 0.4或0.30.8。操作介質(zhì)：空氣；溫度157.2.2壓力試驗(yàn)的強(qiáng)度校核氣壓試驗(yàn)時(shí)錐體產(chǎn)生的最大應(yīng)力為：代入已知值得： 因23.20.8=0.8×235×0.85=160，故氣壓強(qiáng)度足夠。7.

29、2.3氣壓試驗(yàn)的操作做氣壓試驗(yàn)時(shí)，緩慢將壓力升至0.02，保持5min并進(jìn)行初檢。合格后繼續(xù)升壓至0.1，其后按每級(jí)的0.02級(jí)差，逐級(jí)升至試驗(yàn)壓力0.2，保持30，然后再降至0.174，保壓足夠長(zhǎng)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)定重新進(jìn)行試驗(yàn)。第八章 支座的設(shè)計(jì)8.1 設(shè)備工作時(shí)總質(zhì)量的估算設(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)量（）；二、操作介質(zhì)的的質(zhì)量（），總質(zhì)量：。8.1.1設(shè)備金屬的質(zhì)量的估算（一）水室的金屬質(zhì)量水室的主要金屬質(zhì)量：=+2+Q封其中：筒體質(zhì)量，對(duì)于、的圓筒，每米的質(zhì)量為55.1kg，取 =0.50×55.1=27.6kg；法蘭質(zhì)量，對(duì)

30、于、的容器法蘭，查表知=58.6 kg；壓力表接管質(zhì)量，對(duì)于、的突面板式管法蘭，查表知法蘭質(zhì)量為0.6kg、接管質(zhì)量為0.31，取=0.91kg進(jìn)液接管質(zhì)量，對(duì)于、的突面板式管法蘭，查表知法蘭質(zhì)量為8.96kg、接管每米質(zhì)量為39.4kg，故接管質(zhì)量0.2×39.4=7.88kg，取=8.96+7.88=16.84kg封頭質(zhì)量3.140.0227900=87.3 kg= 27.6+2×58.6+0.91+16.84 +87.3=250kg（二）真空室的金屬質(zhì)量真空室的金屬質(zhì)量：=+其中：殼體質(zhì)量，近似按、的圓筒計(jì)算，每米的質(zhì)量為55.1kg，取 =55.1kg；上法蘭質(zhì)量，

31、對(duì)于、的容器法蘭，查表知=58.6 kg；下法蘭質(zhì)量，對(duì)于、突面板式管法蘭，查表知=6.85kg；真空表接管質(zhì)量，對(duì)于、的突面板式管法蘭，查表知法蘭質(zhì)量為0.6kg、接管質(zhì)量為0.31，取=0.91kg進(jìn)氣接管質(zhì)量，對(duì)于、的突面板式管法蘭，查表知法蘭質(zhì)量為11.9kg、接管每米質(zhì)量為47.28kg，故接管質(zhì)量11.82kg，取=23.72kg= 55.1+58.6+6.85+0.91+23.72 =145kg（三）噴板及噴嘴的金屬質(zhì)量噴板的質(zhì)量近似按平板封頭計(jì)算，其質(zhì)量為：?jiǎn)蝹€(gè)噴嘴的金屬質(zhì)量近似為 kg，噴嘴數(shù)61，總質(zhì)量為：84.79kg。（四）尾管的金屬質(zhì)量對(duì)于、的突面板式管法蘭，查表知法

32、蘭質(zhì)量為4.53kg，規(guī)格133×3的無封鋼管，其每米的質(zhì)量為9.62kg，長(zhǎng)度為10m，總質(zhì)量為96.2kg。（5） 附件的金屬質(zhì)量附件包括80個(gè)螺栓、80個(gè)螺母、160個(gè)金屬平墊圈、6個(gè)非金屬墊片、四個(gè)耳式支座。單個(gè)螺栓的質(zhì)量按M 16×80的規(guī)格確定，查螺栓的標(biāo)準(zhǔn)知，單個(gè)螺栓的質(zhì)量0.165 kg，螺栓的總質(zhì)量為：80×0.165=13.2 kg。單個(gè)螺母的質(zhì)量按M 16×2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：80×0.029=2.32 kg。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

33、，即：2.32kg單個(gè)耳式支座初步取3 kg，總質(zhì)量為：3×4=12 kg。=250+145+119.1+84.79+4.53+96.2+13.2+2.32+2.32+12 =703.56（kg）=703.6kg8.1.2操作介質(zhì)的質(zhì)量（）的估算水室的容積：真空室的容積：尾管的容積：總?cè)莘e為：操作介質(zhì)按水計(jì)算，則操作介質(zhì)的總質(zhì)量為：0.903×1000=903（kg）=703.6+903=1606.6（kg）=16.066KN8.2支座的選型及尺寸設(shè)計(jì)8.2.1支座的選型立式多噴嘴水噴射真空泵需要設(shè)置在操作平臺(tái)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

34、室的圓筒上沿圓周方向分布（見圖12）。單個(gè)支座承受的載荷為：8.2.2支座的尺寸設(shè)計(jì)根據(jù)支座承受的載荷8.033KN、查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：JB/T472592 支座A1材料：Q235-A·F 圖23 A型耳式支座的結(jié)構(gòu)與尺寸 第九章 開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算9.1 水室開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算水室的筒體上有兩個(gè)開孔，即儀表接口和進(jìn)水管接口。由于進(jìn)水管開孔尺寸最大，因此，只需對(duì)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的計(jì)算式中：273-16+2(1+8×10%)260.6（）163/113=1.451.0，取1.0將已知

35、值代入得： =240（mm2）9.1.2 有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計(jì)算一、筒體起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)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：=737.5（mm2）二、接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算式中 取兩者中較小值，=0.174（）將上述值代入得：550.8（2）三、焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算焊縫高度8（）82=32（2）起補(bǔ)強(qiáng)作用的總面積為：737.5+550.8+32=1320.3()9.1.3 補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定 因?yàn)?37.5+550.8+32=1320.3()>240所以不需要補(bǔ)強(qiáng)。9.2真空室開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算真空室的筒體上有兩個(gè)開

36、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(duì)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的計(jì)算式中：273-16+2(1+8×10%)260.6（）=163/113=1.441.0，取1.0將已知值代入得： = 120（mm2）9.2.2 有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計(jì)算一、筒體起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)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：二、接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算式中 取兩者中較小值，=0.174（）將上述值代入得：550.8（2）三、焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算焊縫高度8（）82=32（2）起

37、補(bǔ)強(qiáng)作用的總面積為：737.5+550.8+32=1320.3()9.2.3 補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定 因?yàn)?737.5+550.8+32=1320.3()>120所以不需要補(bǔ)強(qiáng)。第十章 主要焊縫的結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì)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(jié)合的一種加工方法，是一種不可拆連接。具有工藝簡(jiǎn)單、連接強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)重量輕等優(yōu)點(diǎn)，在化工容器及設(shè)備的制造行業(yè)中應(yīng)用廣泛。工件焊接后所形成的接縫稱為焊縫。設(shè)備的主要焊縫有水室、真空室殼體的縱向焊縫；進(jìn)液管、進(jìn)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（GB

38、985-88）進(jìn)行設(shè)計(jì)；液管、進(jìn)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(jìn)行設(shè)計(jì)；儀表接管與殼體連接的焊縫，按焊接坡口的基本形式與尺寸（HGJ17-89）進(jìn)行設(shè)計(jì)；法蘭的焊接按相應(yīng)法蘭標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。有關(guān)的設(shè)計(jì)結(jié)果如圖24。 圖24主要焊縫結(jié)構(gòu)與尺寸第十一章 裝配圖及主要部件圖的設(shè)計(jì)11.1技術(shù)特性表 技術(shù)特性表 工作壓力水 室 0.2/ MPa 工作溫度/ 水室 25 真空室 680mmHg真空室 25 設(shè)計(jì)壓力水 室 0.22 / MPa 設(shè)計(jì)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

39、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(hào)公稱尺寸聯(lián)接尺寸標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接面形式名 稱a200PN0.25DN200HG20592RF氣體進(jìn)口b20PN 0.25DN20 HG20592RF壓力表接口c200PN0.25DN200HG20592RF進(jìn)水管d20PN 0.25DN 20HG20592RF真空表接口11.3技術(shù)要求技 術(shù) 要 求 （1）本設(shè)備按GB150鋼制壓力容器和HGJ18-89鋼制化工容器制造技術(shù)要求進(jìn)行制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收，并接受勞動(dòng)部頒發(fā)壓力容器安全技術(shù)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(hào)J427。（3）焊接接

40、頭型式及尺寸除圖中注明外，按HGJ17-89中規(guī)定，對(duì)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，法蘭的焊接按相應(yīng)法蘭標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。（4）設(shè)備上的類和類焊縫應(yīng)進(jìn)行無損探傷檢查，探傷長(zhǎng)度20%，射線探傷符合GB332389規(guī)定中級(jí)合格；超聲波探傷符合JB 115281規(guī)定中級(jí)合格。（5）壓力試驗(yàn)和致密性試驗(yàn)水室制造完畢后，以0.32進(jìn)行水壓試驗(yàn)；真空室以0.2的壓縮空氣做內(nèi)壓進(jìn)行致密性試驗(yàn)。（6）所有管接口除注明外伸長(zhǎng)度外，其余為150（7）管口及支座方位見本圖。（8）設(shè)備檢驗(yàn)合格后，外殼涂?jī)蓪蛹t丹漆，再涂一層銀粉漆。11.4標(biāo)題欄及明細(xì)表35GB/T95-2

41、002墊圈30 /17 =3mm 16100HV34GB/T41-2000螺母M 16×28Q235-A0.0291.00433GB/T5780-2000螺栓M 16×808Q235-A0.1856.6632JB/T4725-2000耳式支座B24Q235-A·F 3.012組合件31HG20593法蘭PL250-0.25 RF116MnR8.968.9630GB13296接管273×61Q235-B7.902=20029防旋十字擋環(huán)55聚四氟乙烯28手 柄2Q235-A2.027平板封頭1Q235-B15.226GB/T95-2002墊圈37 /21 =3mm 72100HV25GB/T41-2000螺母M 16×236Q235-A0.0291.00424GB/T5780-2000螺栓M 1