立式多喷嘴水喷射真空泵设计.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
首先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，加之初次进行这种设计，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。水喷射真空泵具有能耗低，结构简单、紧凑，加工容易，工作可靠无泄漏无运动部件维护( 维修) 简单等优点。这使得水喷射真空系统的应用越来越广泛。目前多级串连的组合式水喷射泵机组已经投入使用， 可以获得很高的真空度。然而虽然水喷射泵应用前景广阔，但是从目前国内使用来看水喷射泵真空系统的使用并不普遍原因很多，归结起来主要有（1）设计人员受传统观念束缚首先考虑机械式真空设备，采用其他的真空设备往往会承担风险，且易受业主的影响。（2）业主根据经验，往往认识不到水喷射泵真空系统的各种优势，会提出采用机械式真空设备的要求。（3）社会的普及情况，从而形成一种惯性，得不到进一步的推广。（4）设计制作及使用方面的原因正是因为这些原因，虽然水喷射泵真空设备已经出现多年。采用水喷射真空系统从各方面来说都是效益显著的，在实际生产使用中由于设计制作安装及使用过程中存在的各种问题，往往出现系统无法达到系统能力或设备短寿命等情况。因此优良的设计制作，以及正确的安装使用及维护可以充分发挥水喷射真空系统的能力，提高生产效率降低生产成本。
最次再次感谢张茂润老师，在这炎炎夏日，不辞辛苦的指导我们完成设计。对此表示由衷的感谢。

目 录

前言 1
第一章：水室的设计 1
1.1 水室筒体的设计 1
1.1.1 设计参数的确定 1
1.1.2 筒体壁厚的强度计算 2
1.1.3 筒体壁厚的刚度计算 2
1.2筒体法兰联接结构的设计 2
1.2.1法兰的设计及密封面的选型 2
1.2.2 垫片的设计及螺栓、螺母、垫圈的设计 3
1.3 进液管的设计 4
1.3.1 进液管直径的设计 4
1.3.2进液管长度的设计及装配尺寸 4
1.3.3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 5
1.4筒体长度的确定 6
1.5压力表接管及法兰联接结构的设计 6
1.5.1 接管的设计 6
1.5.2 法兰联接结构的设计 7
一、法兰的设计及密封面的选型 7
二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计 7
1.6水室的部件图 8
第二章：平板封头的设计 9
2.1平板封头的强度计算 9
2.1.1设计参数的确定 9
2.1.2 平板封头壁厚的设计 9
2.1.3 平板封头的结构设计 10
第三章 喷板的设计 11
3.1 喷嘴孔在喷板上的布置 11
3.2 喷板的稳定性计算 12
3.2.1 设计外压的确定 12
3.2.2 稳定性计算 12
第四章 真空室的设计 13
4.1 真空室的长度设计 13
4.1.1圆筒的长度设计 14
一、进气管直径的确定 14
二、圆筒长度的确定 14
4.1.2圆锥壳的长度设计 14
4.2 真空室的稳定性计算 15
4.2.1设计外压的确定 15
4.2.2筒体壁厚的设计 15
一．试差法 15
二、图算法 16

4.2.3 圆锥壳壁厚的设计 16
4.3 真空室的法兰联接结构设计 17
4.3.1外压圆筒的法兰联接结构设计 17
4.3.2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 18
4.3.3进气管法兰联接结构设计 19
一、法兰的设计及密封面的选型 19
二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计 19
4.3.4进气管的装配尺寸 20
4.3.5支座的装配尺寸 20
4.3.6真空表接管的装配尺寸 20
4.4 真空室的部件图 20
第五章 喷嘴的设计 21
5.1喷嘴的设计 21
5.2防旋装置的设计 22
第六章 喉管、尾管的结构设计 22
6.1 喉管的设计 22
6.2.1尾管的设计 23
6.2.2 法兰联接结构设计 23
一、管法兰的设计及密封面的选型 23
二、垫片的设计及螺栓、螺母的设计 24
第七章 压力试验 25
7.1水室的水压试验 25
7.1.1试验压力的确定 25
7.1.2压力试验的强度校核 25
7.1.3水压试验的操作 25
7.2真空室的气压试验 26
7.2.1试验压力的确定 26
7.2.2压力试验的强度校核 26
7.2.3气压试验的操作 26
第八章 支座的设计 27
8.1 设备工作时总质量的估算 27
（一）水室的金属质量 27
（二）真空室的金属质量 27
（三）喷板及喷嘴的金属质量 28
（四）尾管的金属质量 28
（五）附件的金属质量 28
8.1.2操作介质的质量（）的估算 28
8.2支座的选型及尺寸设计 29
8.2.1支座的选型 29
8.2.2支座的尺寸设计 29
第九章 开孔补强的设计计算 30
9.1 水室开孔补强的设计计算 30
9.1.1水室的筒体开孔后被削弱的金属面积的计算 30
9.1.2 有效补强区内起补强作用的面积计算 30

一、筒体起补强作用金属面积的计算 30
二、接管起补强作用金属面积的计算 31
三、焊缝起补强作用金属面积的计算 31
9.1.3 补强面积的的确定 31
9.2真空室开孔补强的设计计算 32
9.2.1真空室的筒体开孔后被削弱的金属面积的计算 32
9.2.2 有效补强区内起补强作用的面积计算 32
一、筒体起补强作用金属面积的计算 32
二、接管起补强作用金属面积的计算 33
三、焊缝起补强作用金属面积的计算 33
9.2.3 补强面积的的确定 33
第十章 主要焊缝的结构与尺寸设计 34
第十一章 装配图及主要部件图的设计 35
11.1技术特性表 35
11.2接管表 36
11.3技术要求 36
11.4标题栏及明细表 37
11.5 装配图及部件图 38
参 考 文 献 38

由设计条件单可知，设计的喷射真空泵的内径为，喷板上按等边三角形方式布置若干个喷嘴，利用喷嘴将水的绝大部分静压能转化为动能，使水高速喷出，将气室中的气体带出而形成真空。装置上设有2个工艺接口、4个耳式支座、2个测控接口。
设计主要内容有：

（1） 水室的强度、刚度计算和结构设计；

（2） 平板封头的强度计算和结构设计；

（3）喷板的稳定性计算和结构设计；

（4）真空室的稳定性计算和结构设计；

（5）喷嘴的结构设计；

（6）喉管、尾管的结构设计；

（7）水室的水压试验；

（8）真空室的气压试验；

（9）支座的选型及校核;

（10）进液管、进气管开孔补强的设计计算；

（11）主要焊缝的结构与尺寸设计；

（12）绘制总装配图及水室部件图等。

45

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；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-法兰；2-筒体；3-仪表接管；4-进液管
图1 水室的结构

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=1.1×0.2
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： = = 1.1×0.2
设计温度： 25+15=40℃
焊缝系数： （单面焊透,不做无损探伤）
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： ＝1
1.1.2 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
并圆整至。故：考虑到筒体加工壁厚不小于5mm，取。

图2 法兰的结构与尺寸

图2 法兰的结构与尺寸

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： 3

1.2.2 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）、Ⅰ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(0.3～0.5)确定。其中=30、=14(见第二章)、=3、=14.8、＝3、螺栓伸出长度取=0.4×18。
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 M16×80
材 料： Q235-A
螺母标记： 螺母GB/T41-2000 M16×2
材 料： Q235-A
垫圈标记： 垫圈GB/T 95—2002 -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
q一般取0.6
由得：
根据得：
由查钢管标准可知：进液管，外径、壁厚。
开孔直径<，满足开孔最大直径的要求。
1.3.2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：

其中：—筒体半径，取250mm；—筒体壁厚，取5mm；—接管外径，取219mm。
，
取。
1.3.3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=0.25查表可知：法兰的类型为板式平焊管法兰；密封
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 16Mn

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0.2，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5。
垫片标记：HG20606 垫片 RF 200-0.25 XB350

图5 垫片的尺寸

本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、Ⅰ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（）、垫片的厚度（）、螺母的厚度（）、垫圈厚度（）、螺栓伸出长度(0.3～0.5)确定。
其中=22，=2，=14.8，＝1.5，螺栓伸出长度取=0.4×18。
螺栓的长度为：

取螺栓长度。
螺栓标记： 螺栓GB/T5780-2000 M16×75
材 料： Q235-A
螺母标记： 螺母GB/T41-2000 M16×2
材 料： Q235-A
垫圈标记： 垫圈GB/T95—2002 -16-100 HV
1.4筒体长度的确定
筒体的长度H：

其中：—筒体半径，取250mm；—筒体壁厚，取5mm；—进水管外径，取219mm。

取H = 400mm。
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
由条件设计单可知接管的DN=20，规格为Ф25×3。接管的长度。
接管的装配尺寸(接管中心线距上法兰密封面的竖直距离)为：

其中：—筒体半径，取250mm；—筒体壁厚，取5mm；—接管外径，取25mm。
，取。

1.5.2 法兰联接结构的设计
一、法兰的设计及密封面的选型
根据管法兰的DN=20、PN=0.25查表
可知：法兰的类型为板式平焊管法兰；密封面
的型式为突面，结构及尺寸如图6。
法兰标记：
HG20592 法兰 PL20-0.25 RF 16Mn

图6压力表接管法兰的结构及尺寸
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0.2，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7。

图7垫片的尺寸

图7 垫片的尺寸

垫片标记：HG20606 垫片 RF 20-0.25 XB350
本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、Ⅰ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（）、垫片的厚度（）、螺母的厚度（）、垫圈厚度（）、螺栓伸出长度(0.3～0.5)确定。
其中=14、=2、=8.4、＝2.0、螺栓伸出长度取=0.4×11。

取螺栓长度。螺栓标记： 螺栓GB/T5780-2000 M10×50
材 料： Q235-A螺母标记： 螺母GB/T41-2000 M10×1.5
材 料： Q235-A垫圈标记： 垫圈GB/T95—2002 -10-100 HV

1.6水室的部件图
水室的部件图见图8。

图8 水室部件图

图8 水室部件图

第二章：平板封头的设计
平板封头与水室采用法兰联接，联接尺寸与水室的上法兰相同。其作用是将引射流体密封在水室内，以防止水外溢，同时可防止空气中的杂质进入水室堵塞喷嘴。
2.1平板封头的强度计算
由于操作介质为水，工作温度为，故材料选用Q235B。
2.1.1设计参数的确定
设计压力：
计算压力：
设计温度：
焊缝系数： (整板加工)
钢板负偏差C1：
腐蚀裕度C2：
2.1.2 平板封头壁厚的设计
平板封头的壁厚公式为：
其中： —计算直径，取垫片的中径，即503 +（539-503）/2=521 mm；—
板边结构特征系数，取0.3。
设封头的壁厚为，由、Q235B、查钢板的许用应力表可知。
由公式 得：

圆整，因为=，所以假设合理
故封头的壁厚为

2.1.3 平板封头的结构设计
平板封头的结构如图9。

图9 平板封头的结构与尺寸

第三章 喷板的设计
3.1 喷嘴孔在喷板上的布置
由设计条件单可知，喷嘴孔在喷板上的布置形式为等边三角形，考虑到最外缘喷嘴具有一定的倾斜角度，因此，在喷板上布置喷嘴时，为防止喷嘴与水室内壁出现干涉，喷板的球面部分在水平方向的投影径取，喷嘴孔在480mm的范围内进行布置，喷嘴孔的个数及布置如图10。喷嘴孔数量为13，喷嘴孔中心线距离为105mm。喷嘴出口内径取，面积比：
则喉管的直径为：，

图10 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
喷板的设计外压取其在工作过程中可能产生的最大压差，取设计外压：。
3.2.2 稳定性计算
假设喷板的壁厚为，。由喷板的当量半径和，计算出。用 =0.125 计算出系数值，。
在图15-5的下方找到系数=0.00083值，由此做垂直线与≤150℃的温度线相交，交点水平对应的值系数约为100。许用外压按下式计算：

因为＜, 所以假设壁厚为满足稳定性要求，但考虑到喷板上需要开设19个最大直径为的圆孔，会引起喷板的稳定性下降，同时，在喷板上安装喷嘴后，若喷板壁厚较小，在水流的冲击下，喷嘴会产生较大的摆动，导致引射流体过早破碎，使抽气量下降，一般喷板的壁厚取25-30mm。本设计取。

图11 喷板的结构与尺寸

喷板的结构及尺寸如图11。

第四章 真空室的设计
真空室主要由外压圆筒、锥壳、进气管等构成，基本结构如图12所示。其作用是当引射流体水高速通过气室时，会将水流周围的气体以摩擦、撞击、挟带的方式带出，在气室内将产生负压。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CC材料选用16Mn，其基本结构如图12所示。

1-下法兰；2-锥壳；3-进气管；4-上法兰；5-圆筒；6-仪表接管；7-耳式支座

图12 真空室的结构

1-下法兰；2-锥壳；3-进气管；4-上法兰；5-圆筒；6-仪表接管；7-耳式支座

图12 真空室的结构

1-下法兰；2-锥壳；3-进气管；4-上法兰；5-圆筒；6-仪表接管；7-耳式支座

图12 真空室的结构

4.1 真空室的长度设计
真空室由圆筒和圆锥壳两部分构成，总长度取引射流体的长度，引射流体的长度为，取引射流体长度，故总长度：。
4.1.1圆筒的长度设计
一、进气管直径的确定

进气管直径的大小对真空度的形成有非常重要的影响。当抽气量（120m3/h）一定时，进气管直径越小，则气流速度越大，对引射流体束的冲击越大，易造成引射流体过早破碎，气液混合物不能及时进入尾管排出，使抽气量下降；反之，则相反。因此，在满足开孔的条件下，进气管直径取大较好。由于，最大开孔直径且不过520，取。与之配套的接管公称直径为，规格为。
根据、设备外无保温层，可确定进气管的长度为。
二、圆筒长度的确定
圆筒的长度为：

圆整取
4.1.2圆锥壳的长度设计
圆锥壳的下端与喉管采用管法兰联接，初选、的管法兰，由管法兰的内径为，故取锥壳的下端外径。锥壳的长度为：1000-400=600 mm，锥壳的半锥角为：
，所以半角，因
故设计合理，锥壳的长度满足要求。
4.2 真空室的稳定性计算
4.2.1设计外压的确定
对于真空容器，取设计外压：

4.2.2筒体壁厚的设计
一．试差法
假设圆筒的壁厚为，
、

由公式计算出临界长度值为：

筒体的计算长度计由前面可知：
因为，所以筒体为短圆筒。
由得：，

对于筒体稳定系数，
因为，所以假设壁厚偏大，但考虑到化工容器的加工壁厚不小于5mm，故取筒体的壁厚
二、图算法
假设圆筒的壁厚为，、
，则、
。在图15-4中的纵坐标上找到，自该点
做水平线与对应的线相交，由交点做垂直线与水平轴相交，找到交点的系数值约0.0013。在图15-5中的横坐标上找到0.0013，由此做垂直线与150℃的温度线相交，交点水平对应的值系数约为110。
圆筒的许用外压按下式计算：
=，
因为，所以假设壁厚偏大，但考虑到化工容器的加工壁厚不小于5mm，故取筒体的壁厚
4.2.3 圆锥壳壁厚的设计
承受外压圆锥壳的壁厚可按外压圆筒壁厚的确定方法进行计算，但用锥壳的有效壁厚来代替圆筒的有效壁厚，锥壳的有效壁厚为：
将外压圆锥壳转化为当量圆筒，其当量长度为：
其中：—圆锥壳的轴向长度，取600mm；—圆锥壳的小端外径，取161；
—圆锥壳的大端外径，取500。
假设圆锥壳的壁厚为，
当量长度为：，
、在图15-4中的纵坐标上找到，自该点做水平线与对应的线相交，由交点做垂直线与水平轴相交，找到交点的系数值约0.0009。在图15-5中的横坐标上找到0.0011，由此做垂直线与150℃的温度线相交，交点水平对应的值系数约为100。
按下式计算许用外压：
=，
因为，所以假设壁厚偏大，但考虑到其与筒体的焊接和加工的要求，故取圆锥壳的壁厚与筒体的壁厚相同，即
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
真空室的圆筒与喷板采用法兰联接结构，法兰选用甲型平焊法兰；密封面的型式为平面，
结构及尺寸见图2。垫片选用橡胶垫片，材料为橡胶板（GB/T3985）。垫片的尺寸见图3。
本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、Ⅰ型六角螺母（A级、GB/T41-2000）、平垫圈（100HV、GB/T 95-2002）
与喷板联接的螺栓长度为：

取。
螺栓标记： 螺栓GB/T5780-2000 M16×125材 料： Q235-A

图13外压圆锥壳下端管法兰的结构及尺寸

螺母标记： 螺母GB/T41-2000 M16×2材 料： Q235-A
垫圈标记： 垫圈GB/T 95—2002 -16-100 HV
4.3.2外压圆锥壳的法兰联接结构设计
一、管法兰的设计及密封面的选型
根据管法兰的DN=150、PN=0.25查
表可知：法兰的类型为板式平焊管法兰；
密封面的型式为突面，结构及尺寸如图13。
法兰标记：
HG2 0592 法兰 PL150-0.25 RF 16Mn

图14 垫片的尺寸

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0.2，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14。
垫片标记：HG20606 垫片 RF 150-0.25 XB350
本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、Ⅰ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（）、垫片的厚度（）、螺母的厚度（）、垫圈厚度（）、螺栓伸出长度(0.3～0.5)确定。
其中=24、=2、=14.8、＝1.5、螺栓伸出长度取=0.4×18。
螺栓的长度为：

图15进气管法兰的结构及尺寸

取螺栓长度。
螺栓标记： 螺栓GB/T5780-2000 M16×80
材 料： Q235-A
螺母标记： 螺母GB/T41-2000 M16×2
材 料： Q235-A
垫圈标记： 垫圈GB /T 95—2002- 16-100 HV
4.3.3进气管法兰联接结构设计
一、法兰的设计及密封面的选型
根据管法兰的DN=200、PN=0.25
查表可知：法兰的类型为板式平焊管法兰；
密封面的型式为突面，结构及尺寸如图15。
法兰标记：
HG20592 法兰 PL200-0.25 RF 16Mn
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0.2，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16。

图16 垫片的尺寸

垫片标记：HG20606 垫片 RF 200-0.25 XB350
本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、Ⅰ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（）、垫片的厚度（）、螺母的厚度（）、垫圈厚度（）、螺栓伸出长度(0.3～0.5)确定。
其中=22、=1.5、=18、＝3、螺栓伸出长度取=0.4×18。
螺栓的长度为：

取长度。
螺栓标记： 螺栓GB/T5780-2000 M 16×80
材 料： Q235-A
螺母标记： 螺母GB/T41-2000 M 16×2
材 料： Q235-A
垫圈标记： GB/T 95－2002 -16-100 HV
4.3.4进气管的装配尺寸
进气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：

其中：—筒体半径，取250mm；—筒体壁厚，取5mm；—接管外径，取219mm。
，取。
4.3.5支座的装配尺寸
支座护板底面与真空室筒体的下端面的垂直距离取40 mm，则支座底板距上法兰密封面的垂直距离为：400-40-40=320（mm），因此，。
4.3.6真空表接管的装配尺寸
=
取。
4.4 真空室的部件图

图 17真空室的部件图
第五章 喷嘴的设计
5.1喷嘴的设计
喷嘴的作用是将水的绝大部分静压能转化为动能，使水高速喷出，将气室中的气体带出而形成真空。喷嘴的出口内径一般取，本设计取。由于喷嘴的出口部分磨损较严重，故喷嘴设计成两段，上段在进口处设有十字挡环，以防止进入喷嘴的水流产生旋涡，使磨损更加严重。下段喷嘴可以定期进行更换。喷嘴的结构及尺寸如图18。

上段喷嘴 下段喷嘴 组装图

图18 喷嘴的结构及尺寸

5.2防旋装置的设计
具有一定压力的水进入喷嘴时易产生旋涡，使部分静压能转化为热能，导致水温升高，真空度降低；同时会加快喷嘴内壁的磨损，使喷嘴的使用寿命下降。因此，需要在喷嘴的入口处设置防旋装置，材料选用聚四氟乙烯，结构与尺寸如图19。

图19 防旋十字挡板
第六章 喉管、尾管的结构设计
6.1 喉管的设计
喉管的的作用主要有两个方面，一方面聚焦引射流体，另一方面起水封作用，以防止外部的大气通过尾管进入真空室破坏真空。喉管采用耐磨铸铁整体铸造，其上端与外压圆锥壳的下端法兰相联，下端与尾管法兰相联。其结构与尺寸如图20。

图20 喉管的结构与尺寸

6.2 尾管的设计
尾管的的作用主要是有将引射流体和气体的混合物排出，另一方面起抽吸作用。
6.2.1尾管的设计
尾管采用Q235-B钢管制造，其上端与喉管采用法兰相联，法兰选用DN125、PN0.25的突面板式管法兰。尾管的公称直径为DN125，接管的规格为Ф153×3，长度。
6.2.2 法兰联接结构设计
一、管法兰的设计及密封面的选型
根据管法兰的DN=125、PN=0.25查表可知：法兰的类型为板式平焊管法兰；密封面的型式为突面，结构及尺寸如图21。

图21 尾管法兰的结构与尺寸

图21 喉管的结构与尺寸

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0.2，由垫片选用表可知：选用橡胶垫片，材料为橡胶板。垫片的尺寸如图22。

图22 垫片的尺寸
垫片标记：HG20606 垫片 RF 125-0.25 XB350
本设计选用六角头螺栓（A级、GB/T5780-2000）、Ⅰ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（）、垫片的厚度（）、螺母的厚度（）、垫圈厚度（）、螺栓伸出长度(0.3～0.5)确定。
其中=20、=2、=14.8、＝3、螺栓伸出长度取=0.4×18。
螺栓的长度为：

取长度。
螺栓标记： 螺栓GB/T5780-2000 M16×70
材 料： Q235-A
螺母标记： 螺母GB/T41-2000 M16×2
材 料： Q235-A
垫圈标记： 垫圈GB/T 95－2002 -16-100 HV

第七章 压力试验
压力试验的目的是检验设备的宏观强度（是否有异常变形）和致密性（有无泄漏）。压力试验是化工容器及设备出厂时必须进行的工序。
7.1水室的水压试验
7.1.1试验压力的确定
且不小于（+0.1）
其中：—设计压力，取；—材料在试验温度下的许用应力，取113
；—材料在设计温度下的许用应力，取113。
将已知值代入上式得：
因为＜（+0.1）=0.32，所以取。
压力表的量程：2=2×0.32= 0.64或0.48～1.28。
水温≥5℃
7.1.2压力试验的强度校核
液压试验时筒体产生的最大应力为：
代入已知值得：
因＝21.49＜0.9=0.9×235×0.6=126.9，故液压强度足够。

7.1.3水压试验的操作
在保持水室表面干燥的条件下，首先用水将水室内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.32，保压不低于30，然后将压力缓慢降至0.256，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将罐体内的水排净，用压缩空气吹干罐体。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。
7.2真空室的气压试验
7.2.1试验压力的确定
真空容器按规定做内压试验，且试验压力为0.2，故取。
压力表的量程：2=2×0.2= 0.4或0.3～0.8。
操作介质：空气；温度≥15℃
7.2.2压力试验的强度校核
气压试验时锥体产生的最大应力为：
代入已知值得：
因＝14.0＜0.8=0.8×235×0.65=112.8，故气压强度足够。

7.2.3气压试验的操作
做气压试验时，缓慢将压力升至0.02，保持5min并进行初检。合格后继续升压至0.1，其后按每级的0.02级差，逐级升至试验压力0.2，保持30，然后再降至0.174，保压足够长时间，同时进行检查，如有泄露，修补后再按上述规定重新进行试验。
第八章 支座的设计
8.1 设备工作时总质量的估算
设备工作时的总质量由两部分构成，一、设备金属的质量（）；二、操作介质的的质量（），总质量：。
8.1.1设备金属的质量的估算
（一）水室的金属质量
水室的主要金属质量：=+2+++Q封
其中：—筒体质量，对于、的圆筒，每米的质量为62kg，取
=0.40×62=24.8kg；
—法兰质量，对于、的容器法兰，查表知=23.7 kg；
—压力表接管质量，对于、的突面板式管法兰，查表知法兰质量为0.6kg、接管质量为0.31kg，取=0.91kg
—进液接管质量，对于、的突面板式管法兰，查表知法兰质量为6.85kg、接管每米质量为31.52kg，故接管质量0.2×31.52=6.304kg，取=6.85+6.304=13.154kg
封头质量—
= 24.8+2×22.7+0.91+13.15 +21.7=105.96=106kg
（二）真空室的金属质量
真空室的金属质量：=++++
其中：—壳体质量，近似按、的圆筒计算，每米的质量为62kg，取 =62 kg；
—上法兰质量，对于、的容器法兰，查表知=22.7 kg；
—下法兰质量，对于、突面板式管法兰，查表知=5.14kg；
—真空表接管质量，对于、的突面板式管法兰，查表知法兰质量为0.6kg、接管质量为0.31，取=0.91kg
—进气接管质量，对于、的突面板式管法兰，查表知法兰质量为6.85kg、接管每米质量为31.52kg，故接管质量6.304kg，取=13.154kg
= 62+22.7+5.14+0.91+13.15=103.9=105kg
（三）喷板及喷嘴的金属质量
喷板的质量近似按平板封头计算，
其质量为：
单个喷嘴的金属质量近似为 kg，喷嘴数13，总质量为：18.07kg。
（四）尾管的金属质量
对于、的突面板式管法兰，查表知法兰质量为4.53kg，规格Ф133×3的无封钢管，其每米的质量为9.62kg，长度为10m，总质量为96.2kg。
（五）附件的金属质量
附件包括80个螺栓、80个螺母、160个金属平垫圈、6个非金属垫片、四个耳式支座。
单个螺栓的质量按M 16×80的规格确定，查螺栓的标准知，单个螺栓的质量0.165 kg，
螺栓的总质量为：80×0.165=13.2 kg。
单个螺母的质量按M 1