【正文】 立式多噴嘴水噴射真空泵設(shè)計(jì)前言 隨著我國高等教育事業(yè)的迅速發(fā)展，實(shí)用型的設(shè)計(jì)已經(jīng)是迫在眉睫。本設(shè)計(jì)書正是關(guān)于立式多噴嘴水噴射真空泵的設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)書根據(jù)真空泵的設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)真空泵的主要元件進(jìn)行了強(qiáng)度，剛度，穩(wěn)定性的計(jì)算和設(shè)計(jì)。對(duì)真空泵的附件進(jìn)行了選型，以及對(duì)真空泵質(zhì)量檢驗(yàn)方法使用和進(jìn)行焊縫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。最后提供了真空泵的裝配圖和水室部件圖 首先感謝張茂潤老師為本人提供的技術(shù)指導(dǎo)以及寶貴的經(jīng)驗(yàn)，由于本人水平有限，加之初次進(jìn)行這種設(shè)計(jì)，所以設(shè)計(jì)書中有諸多不完善之處，敬請(qǐng)廣大同仁和讀者指教。水噴射真空泵具有能耗低，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，加工容易，工作可靠無泄漏無運(yùn)動(dòng)部件維護(hù)( 維修) 簡單等優(yōu)點(diǎn)。這使得水噴射真空系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。目前多級(jí)串連的組合式水噴射泵機(jī)組已經(jīng)投入使用， 可以獲得很高的真空度。然而雖然水噴射泵應(yīng)用前景廣闊，但是從目前國內(nèi)使用來看水噴射泵真空系統(tǒng)的使用并不普遍原因很多，歸結(jié)起來主要有（1）設(shè)計(jì)人員受傳統(tǒng)觀念束縛首先考慮機(jī)械式真空設(shè)備，采用其他的真空設(shè)備往往會(huì)承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，且易受業(yè)主的影響。（2）業(yè)主根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，往往認(rèn)識(shí)不到水噴射泵真空系統(tǒng)的各種優(yōu)勢，會(huì)提出采用機(jī)械式真空設(shè)備的要求。（3）社會(huì)的普及情況，從而形成一種慣性，得不到進(jìn)一步的推廣。（4）設(shè)計(jì)制作及使用方面的原因正是因?yàn)檫@些原因，雖然水噴射泵真空設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)多年。采用水噴射真空系統(tǒng)從各方面來說都是效益顯著的，在實(shí)際生產(chǎn)使用中由于設(shè)計(jì)制作安裝及使用過程中存在的各種問題，往往出現(xiàn)系統(tǒng)無法達(dá)到系統(tǒng)能力或設(shè)備短壽命等情況。因此優(yōu)良的設(shè)計(jì)制作，以及正確的安裝使用及維護(hù)可以充分發(fā)揮水噴射真空系統(tǒng)的能力，提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本。 最次再次感謝張茂潤老師，在這炎炎夏日，不辭辛苦的指導(dǎo)我們完成設(shè)計(jì)。對(duì)此表示由衷的感謝。 目 錄 前言 1第一章：水室的設(shè)計(jì) 1 水室筒體的設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 1 筒體壁厚的強(qiáng)度計(jì)算 2 筒體壁厚的剛度計(jì)算 2 2 2 墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母、墊圈的設(shè)計(jì) 3 進(jìn)液管的設(shè)計(jì) 4 進(jìn)液管直徑的設(shè)計(jì) 4 4 4一、管法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型 4二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母的設(shè)計(jì) 5 6 6 接管的設(shè)計(jì) 6 法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7一、法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型 7二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母的設(shè)計(jì) 7 8第二章：平板封頭的設(shè)計(jì) 9 9 9 平板封頭壁厚的設(shè)計(jì) 9 平板封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10第三章 噴板的設(shè)計(jì) 11 噴嘴孔在噴板上的布置 11 噴板的穩(wěn)定性計(jì)算 12 設(shè)計(jì)外壓的確定 12 穩(wěn)定性計(jì)算 12第四章 真空室的設(shè)計(jì) 13 真空室的長度設(shè)計(jì) 13 14一、進(jìn)氣管直徑的確定 14二、圓筒長度的確定 14 14 真空室的穩(wěn)定性計(jì)算 15 15 15一．試差法 15二、圖算法 16 圓錐殼壁厚的設(shè)計(jì) 16 真空室的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 17 17一、管法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型 17二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母的設(shè)計(jì) 18 19一、法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型 19二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母的設(shè)計(jì) 19 20 20 20 真空室的部件圖 20第五章 噴嘴的設(shè)計(jì) 21 21 22第六章 喉管、尾管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 喉管的設(shè)計(jì) 22 23 法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23一、管法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型 23二、墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母的設(shè)計(jì) 24第七章 壓力試驗(yàn) 25 25 25 25 25 26 26 26 26第八章 支座的設(shè)計(jì) 27 設(shè)備工作時(shí)總質(zhì)量的估算 27（一）水室的金屬質(zhì)量 27（二）真空室的金屬質(zhì)量 27（三）噴板及噴嘴的金屬質(zhì)量 28（四）尾管的金屬質(zhì)量 28（五）附件的金屬質(zhì)量 28（）的估算 28 29 29 29第九章 開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 30 水室開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 30 30 有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計(jì)算 30一、筒體起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算 30二、接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算 31三、焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算 31 補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定 31 32 32 有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計(jì)算 32一、筒體起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算 32二、接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算 33三、焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算 33 補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定 33第十章 主要焊縫的結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì) 34第十一章 裝配圖及主要部件圖的設(shè)計(jì) 35 35 36 36 37 裝配圖及部件圖 38參 考 文 獻(xiàn) 38由設(shè)計(jì)條件單可知，設(shè)計(jì)的噴射真空泵的內(nèi)徑為，噴板上按等邊三角形方式布置若干個(gè)噴嘴，利用噴嘴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。裝置上設(shè)有2個(gè)工藝接口、4個(gè)耳式支座、2個(gè)測控接口。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有：（1） 水室的強(qiáng)度、剛度計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（2） 平板封頭的強(qiáng)度計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （3）噴板的穩(wěn)定性計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（4）真空室的穩(wěn)定性計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（5）噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（6）喉管、尾管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（7）水室的水壓試驗(yàn)；（8）真空室的氣壓試驗(yàn)；（9）支座的選型及校核。（10）進(jìn)液管、進(jìn)氣管開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算；（11）主要焊縫的結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì)；（12）繪制總裝配圖及水室部件圖等。45第一章：水室的設(shè)計(jì)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Q235B，法蘭材料選用16Mn，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。 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) 水室筒體的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)壓力： ＝，?。?液體靜壓： 按筒高近似為 估算=，因==，故可以忽略。計(jì)算壓力： = = 設(shè)計(jì)溫度： 25+15=40℃焊縫系數(shù)： （單面焊透,不做無損探傷）鋼板負(fù)偏差： ＝（GB665496）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： ＝1 筒體壁厚的強(qiáng)度計(jì)算假設(shè)筒體壁厚的，由Q235B、=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。 筒體壁厚的剛度計(jì)算對(duì)于Q235B制容器，當(dāng)≤3800 ，≥2/1000且不小于3，另加并圓整至。故：考慮到筒體加工壁厚不小于5mm，取。圖2 法蘭的結(jié)構(gòu)與尺寸圖2 法蘭的結(jié)構(gòu)與尺寸根據(jù)法蘭的DN=500、PN=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 JG/T47012002。材 料： 16Mn螺栓規(guī)格： 16螺栓數(shù)量： 20法蘭數(shù)量： 3 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℃，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3。墊片標(biāo)記：HG20606 墊片 FF XB350