立式多喷嘴水喷射真空泵设计-课程设计.doc

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。最后提供了真空泵的装配图和水室部件图 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 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1.1 水室筒体的设计1.1.1 设计参数的确定1.1.2 筒体壁厚的强度计算1.1.3 筒体壁厚的刚度计算1.2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1.2.2 垫片的设计及螺栓、螺母、垫圈的设计1.3 进液管的设计1.3.1 进液管直径的设计1.3.2进液管长度的设计及装配尺寸1.3.3进液管法兰联接结构的设计1.5压力表接管及法兰联接结构的设计1.5.1 接管的设计1.5.2 法兰联接结构的设计第二章 平板封头的设计2.1平板封头的强度计算2.1.1设计参数的确定2.1.2 平板封头壁厚的设计2.1.3 平板封头的结构设计第三章 喷板的设计3.1 喷嘴孔在喷板上的布置3.2 喷板的稳定性计算3.2.1 设计外压的确定3.2.2 稳定性计算第四章 真空室的设计4.1 真空室的长度设计4.1.1圆筒的长度设计4.1.2圆锥壳的长度设计4.2 真空室的稳定性计算4.2.1设计外压的确定4.2.2筒体壁厚的设计4.2.3 圆锥壳壁厚的设计4.3 真空室的法兰联接结构设计4.3.1外压圆筒的法兰联接结构设计4.3.2外压圆锥壳的法兰联接结构设计4.3.3进气管法兰联接结构设计4.3.4进气管的装配尺寸4.3.5支座的装配尺寸4.3.6真空表接管的装配尺寸4.4 真空室的部件图第五章 喷嘴的设计5.1喷嘴的设计5.2防旋装置的设计第六章 喉管、尾管的结构设计6.1 喉管的设计6.2 尾管的设计6.2.1尾管的设计6.2.2 法兰联接结构设计第七章 压力试验7.1水室的水压试验7.1.1试验压力的确定7.1.2压力试验的强度校核7.1.3水压试验的操作7.2真空室的气压试验7.2.1试验压力的确定7.2.2压力试验的强度校核7.2.3气压试验的操作第八章 支座的设计8.1 设备工作时总质量的估算8.1.1设备金属的质量的估算8.1.2操作介质的质量（）的估算8.2支座的选型及尺寸设计8.2.1支座的选型8.2.2支座的尺寸设计第九章 开孔补强的设计计算9.1 水室开孔补强的设计计算9.1.1水室的筒体开孔后被削弱的金属面积的计算9.1.2 有效补强区内起补强作用的面积计算9.1.3 补强面积的的确定9.2真空室开孔补强的设计计算9.2.1真空室的筒体开孔后被削弱的金属面积的计算9.2.2 有效补强区内起补强作用的面积计算9.2.3 补强面积的的确定第十章 主要焊缝的结构与尺寸设计第十一章 装配图及主要部件图的设计11.1技术特性表 11.2接管表11.3技术要求技 术 要 求 11.4标题栏及明细表11.5 装配图及部件图参 考 文 献第一章 水室的设计 1-法兰；2-筒体；3-仪表接管；4-进液管图1 水室的结构水室的作用：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；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=1.10.2液体静压： 按筒高近似为 估算=0.01，因=0.01=0.011，故可以忽略。计算压力： = = 1.10.2设计温度： 25+15=40焊缝系数： （单面焊透，局部无损探伤）钢板负偏差： 0.25（gb6654-96）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： 11.1.2 筒体壁厚的强度计算假设筒体壁厚的，由q235-b、=25、查钢板的许用应力表可知113。根据得：考虑，则=，圆整由于，故假设的筒体壁厚太大，应重新假设，考虑到设计压力较小，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，另加图2 法兰的结构与尺寸并圆整至。故：考虑到筒体加工壁厚不小于5mm，取。1.2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=0.25查表可知：法兰的类型为甲型平焊法兰；密封面的型式为平密封面，结构及尺寸如图2。法兰标记： 法兰 500-0.25 jg/t4701-2002。材 料： 16mn螺栓规格： 16螺栓数量： 20法兰数量： 31.2.2 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0.2，由垫片选用表可知：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 500-0.25 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：螺栓的长度由法兰的厚度（）、平板封头的厚度()、垫片的厚度（）、螺母的厚度（）、垫圈厚度（）、螺栓伸出长度(0.30.5)确定。其中=30、=14(见第二章)、=3、=14.8、3、螺栓伸出长度取=0.418。与平板封头联接的螺栓长度为：取长度。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 1.3 进液管的设计1.3.1 进液管直径的设计 取进液管液体流速 由得：根据得：由查钢管标准可知：进液管，外径、壁厚。开孔直径122所以不需要补强。9.2真空室开孔补强的设计计算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的计算式中：219-12+2(1+610%)210.2（）=163/113=1.441.0，取1.0将已知值代入得： = 61（mm2）9.2.2 有效补强区内起补强作用的面积计算一、筒体起补强作用金属面积的计算式中 取两者中较大值，取筒体的有效壁厚5-1.253.75（）将已知值代入得：二、接管起补强作用金属面积的计算式中 取两者中较小值，=0.140（）将上述值代入得：302.5（2）三、焊缝起补强作用金属面积的计算焊缝高度6（）62=18（2）起补强作用的总面积为：666.4+302.5+18=986.9()9.2.3 补强面积的的确定 因为=666.4+302.5+18=986.9()61所以不需要补强。第十章 主要焊缝的结构与尺寸设计焊接是将需要连接的零件，通过在连接处加热熔化金属得到结合的一种加工方法，是一种不可拆连接。具有工艺简单、连接强度高、结构重量轻等优点，在化工容器及设备的制造行业中应用广泛。工件焊接后所形成的接缝称为焊缝。设备的主要焊缝有水室、真空室壳体的纵向焊缝；进液管、进气管与壳体的连接焊缝；仪表接管与壳体连接的焊缝；壳体与法兰的连接焊缝。 水室、真空室壳体的纵向焊缝，按焊接坡口的基本形式与尺寸（gb985-88）进行设计；液管、进气管与壳体的连接焊缝，按焊接坡口的基本形式与尺寸（hgj17-89）进行设计；仪表接管与壳体连接的焊缝，按焊接坡口的基本形式与尺寸（hgj17-89）进行设计；法兰的焊接按相应法兰标准中的规定。有关的设计结果如图24。 图24主要焊缝结构与尺寸第十一章 装配图及主要部件图的设计11.1技术特性表 技术特性表 工作压力水 室 0.2/ mpa 工作温度/ 水室 25 真空室 680mmhg真空室 25 设计压力水 室 0.22 / mpa 设计温度/ 水室 40 真空室 0.1/ mpa 真空室 40 物料名称水 室： 水腐蚀裕度/ mm水室 1.0真空室： 空气真空室 1.0 焊缝系数水 室 0.85 真空室 0.85 容器类别 11.2接管表接管表编号公称尺寸联接尺寸标准联接面形式名 称a200pn0.25dn200hg20592rf气体进口b20pn 0.25dn20 hg20592rf压力表接口c200pn0.25dn200hg20592rf进水管d20pn 0.25dn 20hg20592rf真空表接口11.3技术要求技 术 要 求 （1）本设备按gb150钢制压力容器和hgj18-89钢制化工容器制造技术要求进行制造、试验和验收，并接受劳动部颁发压力容器安全技术监察规程的监督。（2）焊接采用电弧焊，水室和真空室焊条牌号j427。（3）焊接接头型式及尺寸除图中注明外，按hgj17-89中规定，对接焊缝为du19，接管与筒体、封头的焊缝为g1，角焊缝的焊角尺寸按较薄板的厚度，法兰的焊接按相应法兰标准中的规定。（4）设备上的类和类焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度20%，射线探伤符合gb332389规定中级合格；超声波探伤符合jb 115281规定中级合格。（5）压力试验和致密性试验水室制造完毕后，以0.32进行水压试验；真空室以0.2的压缩空气做内压进行致密性试验。（6）所有管接口除注明外伸长度外，其余为150（7）管口及支座方位见本图。（8）设备检验合格后，外壳涂两层红丹漆，再涂一层银粉漆。11.4标题栏及明细表35gb/t95-2002垫圈30 /17 =3mm 16100hv34gb/t41-2000螺母m 1628q235-a0.0291.00433gb/t5780-2000螺栓m 16808q235-a0.1856.6632jb/t4725-2000耳式支座b24q235-af 3.012组合件31hg20593法兰pl250-0.25 rf116mnr8.968.9630gb13296接管27361q235-b7.902=20029防旋十字挡环55聚四氟乙烯28手 柄2q235-a2.027平板封头1q235-b15.226gb/t95-2002垫圈37 /21 =3mm 72100hv25gb/t41-2000螺母m 16236q235-a0.0291.00424gb/t5780-2000螺栓m 1610036q235-a0.1856.6623jb/t4704-2000垫片mm1石棉橡胶板22hg20593法兰pl20-0.25 rf2q235-b0.61.221gb8163接管2732q235-b0.310.61=15020喷 嘴55kmtbcr20.189.9组合件19筒体9005 , h=5401q235-b60.4818gb/t95-2002垫圈30 /17 =3mm 72100hv17gb/t41-2000螺母m 16236q235-a0.0291.00416gb/t5780-2000螺栓m 1615036q235-a0.2779.9815jb/t4701-2002法兰ff900-0.25316mnr52.03156.114喷 板1q235-b19铸 件13hg20593法兰pl350-0.25 rf216mnr14.314.312gb8163接管37761q235-b14.7=25011真空室筒体9005 , h=6201q235-b69.4410真空室锥壳900/276, sn=5mm1q235-b769hg20593法兰pl250-0.25 rf116mnr8.968.968gb/t 9126-2003垫片mm1石棉橡胶板7jb/t4704-2000垫片mm1石棉橡胶板6喉 管1kmtbcr220铸 件5gb/t95-2002垫圈30 /17 =3mm 16100hv4gb/t41-2000螺母m 1628q235-a0.0290.2323gb/t5780-2000螺栓m 16808q235-a0.1541.2322hg20593法兰pl150-0.25 rf116mnr5.145.141gb8163接管15931q235-b189.9=10000件号图号或标准号名 称数量材 料单重总重备注总量安徽理工大学化工学院设计立式水喷射真空泵（）的装配图设计项目课程设计制图设计阶段课程设计校核0901-10-01审核审定2012.06比例1：10第1张共2张11.5 装配图及部件图装配图见附图1，部件图见附图,2、3鸣谢：本设计得到-参 考 文 献1汤善甫，朱思明. 化工设备机械基础（第二版）m. 上海：华东理工大学出版社，2004.2胡湘韩. 喷射泵技术及其应用m. 北京：水利工业出版社，1990.3吴宗泽. 机械设计实用手册（第二版）m. 北京：化学工业出版社，2003.4余国琮.化工机械工程手册（上、中