2..设计任务书
题目：真空厕所设备设计
已知：真空厕所每人每次产生固液废弃物1升，冲厕消耗
清水2升。
任务：每位设计一座每天能解决若干人如厕的真空厕所
（1）确定男女蹲位数量；
（2）设计工艺系统图，1张3#图；
（3）确定真空罐容积，设计真空站总图（含罐体、支座、地基），1张3#图；
（4）设计真空罐体端盖和支座制造图，各1张3#图；
（5）根据蹲位数量和真空罐体积，设计真空厕所平面工艺设备布置图，1张3#图。
➢图纸要求：采用标准图框、标题栏和明细表，参见教材P213页。
真空厕所是厕所的一种，透过冲厕系统产生的气压差，以气吸形式把便器内的污物吸走，以达至减少使用冲厕水的目的。
可大大节约冲厕用水，国家规定的传统节水马桶为6L/次，而采用真空公厕后，每次冲厕2L/次；彻底解决小空间、空气不流畅的卫生间的臭味问题。
真空厕所多见于缺少冲厕水的环境，如民航客机、邮轮、旅客列车等。
真空厕所是集环保节水、污物收集、中水回用及绿色制肥系统于一体的技术。
它是将污水通过真空管道，加少量的冲洗水收集到真空罐内。
与传统厕所相比，它具有省水、冲刷效果好、臭气控制好、安装方便等优点。
这种系统目前主要应用在大型游船、飞机和快速列车中。
真空厕所作为冲水厕所的替代品还应用于住宅、宾馆等。
与现有公厕相比，真空公厕具有以下优点：
1.可大大节约冲厕用水
国家规定的传统节水马桶为6L/次，而采用真空公厕后，每次冲厕
<0.8L/次；
2. 彻底臭味问题。
传统的洁具是水冲式，臭味仍有部分会滞留空气中，而负压是由外向里吸，臭气不会扩散到空气中。
彻底解决小空间、空气不流畅的卫生间的臭味问题。
3.简化的安装程序，节约成本。
因负压是动力源，管路安装过程可以随构筑物的外部、内部直线型、曲线型走向，甚至上、下走向都没问题，而这些，传统的重力流是比较困难做到的。
另外，由于采用了负压源，输送管径可大大缩小，大约为原来的1/3。
4.不易堵塞，运行稳定。
采用－0.045～－0.075的负压源可以保证有足够的动力来输送原水。
经济性分析
传统公共厕所与负压公共厕所每天耗水分析
传统式每天消耗15.20立方米
所以，很明显，单位负压公厕比传统公厕每天节约用水：
15.20-2.90=12.30 m3
每年节约用水：
12.30×365=4489.50m3。
运用真空公共厕所系统，将大大节约水资源，单位负压公厕一年可节约用水4489.5m3，按一个城市区域500个公厕计，则一个城市年节约用水为：
4489.5×500=2,244,750m3相当于6000个三口之家一年的用水量，可见其节水意义是巨大的。
除此之外，如运用了负压厕所后水处理系统，特别是地埋式无能耗水处理系统，大大提高污水处理效率，可彻底解决目前公共厕所污水，污泥无法有效利用等问题，即减轻了城市污水处理厂的压力，又开辟了N、P、K等营养成分回收大自然的途径。
从以上分析可知，真空厕所技术若在公共厕所，居民小区等广泛运用后，
其经济效益、环境效益以及生态意义的作用是不容低估的。
4.设计方案的分析拟定
（1）设备材料的选定及罐容积的确定由于所收集的污水具有腐蚀性，真空罐在常温下工作，工作压力较低，属常压容器，所以可选用玻璃钢或不锈钢作为材料。
玻璃钢是以合成树脂为粘结剂，玻璃纤维及其制品作增强材料而制成的复合材料，其力学性能的突出特点是相对密度小，比强度高。
机械性能能达到或超过普通钢材的水平，且玻璃钢为各向异性非均质材料，可满足
不同方向的受力要求。
玻璃钢因含有纤维，树脂，固化剂和表面处理剂，耐化学腐蚀性较好，特别是在强的非氧化酸和PH值变化范围广的介质中都有良好的适应性，另外玻璃钢制备比较方便，施工组装也容易，耐老化性好。
不锈钢虽然也基本上满足设计要求，但考虑到其价格较高，故选用玻璃钢作为设备材料。
因为真空厕所用水量按550人每天，每次冲水量在2升以下设计，所以可得真空收集管的容积为550*2=1.1立方米
（2）真空罐主要参数的确定
1.罐体壁厚真空收集罐为卧式容器，直径R=1050mm，设计压力p=0.1MPa,安全系数K取10，玻璃钢的环向拉升强度σy=140MPa,因玻璃钢为各向异性材料，各向同性材料的主应力和主应力方向等概念，在玻璃钢的结构分析中是不适用的。
壁厚计算公式为：t=pRK/σy
式中，t为管壁的最小计算厚度，mm; p为设计压力，MPa，σy为玻璃钢环向拉升强度，MPa，K为安全系数，取K=7——10。
所以，t=pRK/σy=0.1*1050*10/(2*140)=3.75mm,
由于计算壁厚为t=3.75mm,《5mm,过薄，易漏，所以需要附加壁厚，查玻璃钢容器设计手册知：附加厚度为3mm,即壁厚为3.75+3=6.75mm,由于考虑到安全性及加工要求，设计时壁厚取为20mm.
2.封头形式与壁厚采用标准椭圆形封头。
椭圆形封头的长短轴半径分别为a=1050mm,b=250mm,壁厚也取20mm,封头与罐体采用法兰连接。
（3）支座的选择真空罐为卧式容器，故选用鞍式支座，鞍座由横向筋板，若干轴向筋板和底板焊接而成。
（4）附件和接管根据工艺设计，确定真空罐设有以下接管：1.污水进料管；2..污水排出管；3.真空气管；4,真空表接管；5.料位计接管
（5）绘制设备施工图设备施工图由设备总装配图和零部件图组成。
零部件图详细绘制和标明每个非标准零部件的形状，尺寸，材料，加工要求等。
总装配图绘制和标明设备的总体形状，尺寸，各零部件的名称，规格，尺寸，材料及其在设备上的安装位置和方向。
此外总装配图还包括必要的文字说明和表格。
检验真空罐体积=лr^2*L罐长=1.730 m^3 > 550*3*10^(-3)=1.65 m^3
L罐长=2000mm
经检验符合题意。
5．罐体端盖法兰链接选择计算
6.设计小结
本次设计将相关先修课程（如机械制图、机械原理、机械设计和环保设备原理与设计等）所学知识，是一门结合许多所学工科和专业课的大综合，在具体项目设计中加以利用，进而得到巩固、加深和发展；
该课题的实践性很强，结合日常生活和所学的专业知识设计真空罐收集排污物的厕所，充分嵌入所学专业的环境保护设备的主题，初步培养工程设计和环保设备设计的独立工作能力，掌握基本方法和步骤，为今后从事以工程为背景的工作打下良好的基础，为孕育这种高素质人才的专业素养和创造性思维的能力埋下铺垫，具有一定的前瞻性和为学生以后踏上工作岗位的预知性及较强的实用价值。
熟悉和运用工程设计资料，培养了作为工程技术人员的基本素质；
锻炼了自己利用计算机进行环保设备辅助设计的技能。
树立了正确的设计思想。
在设计中要本着对工程设计负责的态度，从难从严要求，综
合考虑经济性、实用性、安全性、可靠性和先进性，严肃认真地进行设计，高质量地完成设计任务；
学会正确使用标准和规范，设计图纸的标题栏和明细栏的注明使设计严谨，真空罐的体积的验算体现了求真和科学的学术精神，强调符合逻辑的缜密性，经得起推敲。
具有迎难而上的进取精神，该项设计是需要工艺与设备在现场联合才能完成设备预定功能的，这就要求我们要具有那种身体力行的考察了解施工现场的实际情况，理论结合实际，才能真正应用到生活中去，成为社会的有用人才。
总之，做完这次大作业，使我对环保设备的工作原理，结构特点，运行过程有了进一步的系统的理解，复习温故了机械制图，机械设计知识，计算机辅助设计CAD软件的应用已经训练的得心应手，灵活自如，在对环保设备认知，选择，绘图，设计，计算方面得到了综合训练，对本专业知识的应用层次的业务能力显著提高，扩大了我的眼界，完善了知识机构，更难能可贵的是精神领域的激励和鼓舞，本次大作业激发起了我的开发意识和设计欲望，不要被课题设计发明的抬头所吓倒，要相信事在人为，踏实动手，一份耕耘一份收获，梦想终能成真，没有不可能。
最后谢谢老师的严格要求和一年多的孜孜不倦的教诲，是老师对工作的执着和热情焕发起我的学习欲望和冲劲，使得理科不是很好的我上了一个台阶。
7．参考资料
《环保设备及课程设计》教材书。