無油螺桿真空泵內(nèi)部氣體輸送過程的熱力計算與研究.pdf

1、無油螺桿真空泵具有抽速范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、抽氣腔元件（等螺距或者變螺距螺桿轉(zhuǎn)子）、和無油污染等很多的優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體、醫(yī)藥、糧食干燥、化工制藥、空間模擬等眾多工業(yè)領(lǐng)域中。因此，無油螺桿真空泵是符合世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和節(jié)能減排潮流的“綠色”真空泵。但是，隨著抽氣對象和抽氣目標(biāo)的改變，無油螺桿真空泵也面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。泵腔內(nèi)部易發(fā)生相變、凝華、沉積等問題，故螺桿泵腔內(nèi)部的熱力學(xué)過程、摩擦發(fā)熱功耗和內(nèi)部氣體流動過程等已引起人們

2、的關(guān)注。因此，有必要對等螺距，變螺距螺桿真空泵內(nèi)部氣體輸送過程的熱力學(xué)的理論推導(dǎo)和計算。
　　論文首先對無油螺桿真空泵的課題研究背景進(jìn)行了闡述和總結(jié)，并對國內(nèi)外著名的真空泵企業(yè)的相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行了總結(jié)，最后給出論文研究的主要內(nèi)容。
　　本課題針對廣泛應(yīng)用的等螺距螺桿真空泵和變螺距螺桿真空泵展開了熱力計算與研究。依據(jù)成熟的熱力學(xué)理論、一些合理假設(shè)和等螺距螺桿真空泵的結(jié)構(gòu)特點，將內(nèi)部氣體的輸送過程分成為四個階段來進(jìn)行理論推導(dǎo)和熱力計

3、算，分別為:吸氣階段、輸送階段、壓縮階段、排氣階段。首先對不同壓縮方式（等溫壓縮方式、絕熱壓縮方式、多變壓縮方式）進(jìn)行了理論公式推導(dǎo)，并對排氣溫度和功耗進(jìn)行了計算和對比。螺桿泵腔內(nèi)部不可避免地發(fā)生著泄漏返流和熱量的交換，也會對影響熱力過程。假定輸送過程中泄漏返流量和熱量均隨時間成線性變化，對內(nèi)部氣體的輸送過程進(jìn)行了推導(dǎo)和計算。論文在理論推導(dǎo)和計算的基礎(chǔ)上，繪制了相關(guān)的示功圖、各個熱力學(xué)參數(shù)（被抽氣體介質(zhì)的壓力、溫度、質(zhì)量、熵等）隨時間的

4、變化關(guān)系圖。
　　變螺距螺桿真空泵，因其具有內(nèi)部預(yù)壓縮的排氣方式，與等螺距螺桿真空泵相比，具有突出的節(jié)能降噪功能。論文接著對變螺距螺桿真空泵內(nèi)部氣體輸送過程進(jìn)行了推導(dǎo)和計算。常見的變螺距螺桿真空泵有螺距連續(xù)變化的變螺距、組合式變螺距、三段式變螺距螺桿真空泵。
　　受到加工制造難度的影響，對螺距連續(xù)變化的變螺距螺桿真空泵僅僅推導(dǎo)了軸向位置和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角成二次方變化的熱力過程。組合式變螺距螺桿轉(zhuǎn)子是由兩段螺距不一樣的等螺距螺桿轉(zhuǎn)子所

5、組成的，避免了變螺距螺桿轉(zhuǎn)子的加工難題;假設(shè)兩等螺距螺桿轉(zhuǎn)子接觸處氣體容積隨時間成線性變化關(guān)系。三段式變螺距螺桿真空泵的優(yōu)點:吸氣端有較大的抽氣容積，故其理論抽速較高一些，并且兼具了等螺距螺桿轉(zhuǎn)子和變螺距螺桿轉(zhuǎn)子的優(yōu)點。因此，采用和等螺距螺桿真空泵相類似的方法，將工作過程分成為吸氣階段、輸送階段、預(yù)壓縮階段（突變壓縮階段、變螺距壓縮）、多變壓縮階段和排氣階段幾個階段來進(jìn)行熱力推導(dǎo)和計算。
　　論文在變螺距螺桿真空泵的理論推導(dǎo)和計算