1、前 言随着我国高等教育事业的迅速发展，实用型的设计已经是迫在眉睫。本设计书正是关于立式多喷嘴水喷射真空泵的设计。本设计书根据真空泵的设计参数，对真空泵的主要元件进行了强度，刚度，稳定性的计算和设计。对真空泵的附件进行了选型，以及对真空泵质量检验方法使用和进行焊缝的结构设计。水喷射泵具有一定压力的工作介质水，通过喷嘴向吸入室高速喷出，将水的压力能变为动能，形成高速射流；吸入室中的气体被高速射流强制携带与之混合，形成气液混合流，进入扩压器，从而使吸入室压力降低，形成真空，在扩压器的扩张段内，混合射流的动能转变为压力能，速度降低压力升高，气体被进一步压缩，与水一起排出泵外，在水箱中气水分离，气体释放
2、入大气，水由水泵循环再利用，周而复始达到抽真空的目的。单级水喷射泵的喷嘴可以是由一个渐缩喷嘴构成的单喷嘴结构，也可以是在一个孔板上开设多个孔口的多喷嘴结构。通过对这次课程设计的学习，我更加明确了，我们不仅要学习理论上的知识，而且还要通过实践，把理论知识联系起来，做到从理论 中来，到实践中去的学习作风。再次特别感谢张茂润老师为本人提供的技术指导以及宝贵的经验，虽然在这次课程设计中我学到了不少东西，但由于本人水平有限，加之初次进行设计，所以设计书中有诸多不完善之处，敬请广大同仁和读者指教。目 录第一章 水室的设计 .11.1 水室筒体的设计 .11.1.1 设计参数的确定 .11.1.2 筒体壁厚
3、的强度计算 .21.1.3 筒体壁厚的刚度计算 .21.2 筒体法兰联接结构的设计 .21.2.1 法兰的设计及密封面的选型 .21.2.2 垫片的设计及螺栓、螺母、垫圈的设计 .31.3 进液管的设计 .41.3.1 进液管直径的设计 .41.3.2 进液管长度的设计及装配尺寸 .41.3.3 进液管法兰联接结构的设计 .4一、管法兰的设计及密封面的选型 .4二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计 .51.4 筒体长度的确定 .61.5 压力表接管及法兰联接结构的设计 .61.5.1 接管的设计 .61.5.2 法兰联接结构的设计 .6一、法兰的设计及密封面的选型 .6二、垫片的设计及螺栓、螺母的
4、设计 .71.6 水室的部件图 .8第二章 平板封头的设计 .92.1 平板封头的强度计算 .92.1.1 设计参数的确定 .92.1.2 平板封头壁厚的设计 .92.1.3 平板封头的结构设计 .10第三章 喷板的设计 .113.1 喷嘴孔在喷板上的布置 .113.2 喷板的稳定性计算 .113.2.1 设计外压的确定 .113.2.2 稳定性计算 .11第四章 真空室的设计 .134.1 真空室的长度设计 .134.1.1 圆筒的长度设计 .13一、进气管直径的确定 .13二、圆筒长度的确定 .144.1.2 圆锥壳的长度设计 .144.2 真空室的稳定性计算 .144.2.1 设计外压的
5、确定 .144.2.2 筒体壁厚的设计 .14一、试差法 .14二、图算法 .154.2.3 圆锥壳壁厚的设计 .164.3 真空室的法兰联接结构设计 .164.3.1 外压圆筒的法兰联接结构设计 .164.3.2 外压圆锥壳的法兰联接结构设计 .17一、管法兰的设计及密封面的选型 .17二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计 .184.3.3 进气管法兰联接结构设计 .18一、法兰的设计及密封面的选型 .18二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计 .194.3.4 进气管的装配尺寸 .204.3.5 支座的装配尺寸 .204.3.6 真空表接管的装配尺寸 .214.4 真空室的部件图 .21第五章 喷嘴
6、的设计 .225.1 喷嘴的设计 .225.2 防旋装置的设计 .22第六章 喉管、尾管的结构设计 .236.1 喉管的设计 .236.2 尾管的设计 .236.2.1 尾管的设计 .236.2.2 法兰联接结构设计 .24一、管法兰的设计及密封面的选型 .24二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计 .24第七章 压力试验 .267.1 水室的水压试验 .267.1.1 试验压力的确定 .267.1.2 压力试验的强度校核 .267.1.3 水压试验的操作 .267.2 真空室的气压试验 .277.2.1 试验压力的确定 .277.2.2 压力试验的强度校核 .277.2.3 气压试验的操作 .27
7、第八章 支座的设计 .288.1 设备工作时总质量的估算 .288.1.1 设备金属的质量 Q1 的估算 .28（一）水室的金属质量 .28（二）真空室的金属质量 .28（三）喷板及喷嘴的金属质量 .29（四）尾管的金属质量 .29（五）附件的金属质量 .298.1.2 操作介质的质量 Q2 的估算 .298.2 支座的选型及尺寸设计 .308.2.1 支座的选型 .308.2.2 支座的尺寸设计 .30第九章 开孔补强的设计计算 .319.1 水室开孔补强的设计计算 .319.1.1 水室的筒体开孔后被削弱的金属面积 A 的计算 .319.1.2 有效补强区内起补强作用的面积计算 .31一、
8、筒体起补强作用金属面积 1的计算 .31二、接管起补强作用金属面积 2的计算 .32三、焊缝起补强作用金属面积 3A的计算 .329.1.3 补强面积的的确定 .329.2 真空室开孔补强的设计计算 .329.2.1 真空室的筒体开孔后被削弱的金属面积 A 的计算 .329.2.2 有效补强区内起补强作用的面积计算 .33一、筒体起补强作用金属面积 1的计算 .33二、接管起补强作用金属面积 2的计算 .33三、焊缝起补强作用金属面积 3A的计算 .349.2.3 补强面积的的确定 .34第十章 主要焊缝的结构与尺寸设计 .35第十一章 装配图及主要部件图的设计 .3711.1 技术特性表 .
9、3711.2 接管表 .3711.3 技术要求 .3711.4 标题栏及明细表 .3811.5 装配图及部件图 .39参 考 文 献 .401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 ，属低压设备；操作介质为水，不具有污染性；MPapW35.0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。1.1 水室筒体的设计1.1.1 设计参数的确定设计压力 ： 1.1 ，取 1.1 =1.10.35pWpWpMPa液体静压 ： 按筒高近似为 估算 = =0.01 ，L mH
10、10LgH因 =0.01 =0.011 ，故 可以忽略。LMPa%5p计算压力 ： = = 1.10.35cpcpa设计温度 ： 25+15=40t焊缝系数 ： （单面焊透，局部无损探伤）85.0钢板负偏差 ： 0.25 （GB6654-96 ）1Cm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 ： 12C2m1-法兰；2- 筒体；3-仪表接管；4- 进液管图 1 水室的结构21.1.2 筒体壁厚的强度计算假设筒体壁厚的 ，由 Q235-B、 =25、 查钢板的许用应力mSn5tmSn5表可知 113 。tMPa根据 得：22CpDStid)(01.35.018.13md 考虑 ，则=
11、 ，圆整C26.2Sdn mSn0.3由于 ，故假设的筒体壁厚太大，应重新假设 ，考虑到设计压mSn.5 n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 3800 ， 2 /1000 且不小于 3 ，另加iDminSiDm2C并圆整至 。故： ，考虑到筒体加工壁厚不小于 5mm，取 。nSn413 Sn51.2 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=0.6 查表可知：法兰的类型为甲型平焊法兰；密封面的MPa型式为平密封面，结构及尺寸如图 2。法兰标记
12、： 法兰 500-0.6 JG/T4701-2002。F材料： 16Mn 螺栓规格： 16 螺栓数量：20 法兰数量：331.2.2 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 25，操作压力为 0.35 ，由垫片选用表可知：MPa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：HG20606 垫片 FF 500-0.6 XB350本设计选用六角头螺栓（A 级、 GB/T5780-2000） 、型六角螺母（A 级、GB/T41-2000） 、平垫圈（100HV、GB/T 95-2002）螺栓长度 的计算：L螺栓的长度由法兰的厚度（ ） 、
13、平板封头的厚度( )、垫片的厚度（ ） 、螺母的厚12S度（ ） 、垫圈厚度（ ） 、螺栓伸出长度(0.3 0.5) 确定。 其中Hhd=30 、 =18 (见第二章)、 =3 、 =14.8 、 3 、螺栓伸出长度1m2SmHhm取 =0.418 。0.4d与平板封头联接的螺栓长度为： dhSL4.0221)(791838.30m取长度 。m8螺栓标记： 螺栓 GB/T5780-2000 M1680 材料： Q235-A螺母标记： 螺母 GB/T41-2000 M162材料： Q235-A垫圈标记： 垫圈 GB/T 952002 -16-100 HV 41.3 进液管的设计1.3.1 进液管
14、直径的设计取进液管液体流速 ，sm0.2u由 得：lgQq/ )/(206./1/3hmqgl 根据 得：uDil24 muQli 18)(.4由 查钢管标准可知：进液管 ，外径 、壁厚mi1820DNOt29。6ntS开孔直径 ，满足开孔最大直径的要求。DOt29mi 5211.3.2 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： ，进液气ml20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： 12.5/2nOtHRSD其中： 筒体半径，取 250mm； 筒体壁厚，取 5mm； 接管外径，取R OtD219mm。，)(1982/520.
15、/5.21 mSOtn 取 。m0H1.3.3 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=0.6 查表可知：法兰的类型为板式平焊管法兰；密封MPa面的型式为突面，结构及尺寸如图 4。法兰标记：HG20592 法兰 PL200-0.25 RF 16Mn5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 25，操作压力为 0.35 ，由垫片选用表可知：MPa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 RF 200-0.6 XB350图 5 垫片的尺寸本
