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等螺距螺杆真空泵内气体热力过程的研究

2019-10-04 08:56
       在螺杆真空泵的开发、生产与应用过程中,国内外相关科技人员更多地关注于螺杆转子型线的开发、螺杆真空泵结构的完善和泵性能指标的提高,而对于这种真空泵的抽气机理方面更深层次的问题目前尚缺乏探索,比如:泵内部被抽气体所经历的热力过程、泵的结构与工艺参数对该热力过程的影响以及由此所带来的泵的性能指标的改变等,随着无油螺杆真空泵结构、性能优化的提出,以及螺杆泵应用领域的不断扩大,上述这些抽气机制方面的深入研究已成为急需解决的问题,因而需要得到格外的关注。本文选择目前国内市场上生产与应用量最多、结构最为成熟、可以作为螺杆泵典型代表的等螺距转子无油螺杆真空泵作为研究对象,将其内部抽气过程分解为吸气、输送、压缩和排气四个阶段,从热力学基本原理和公式出发,对螺杆泵内部被抽气体所经历的热力过程进行机理分析和建模计算。这一工作有助于从热力学机制层面上认识和诠释螺杆泵抽气过程的内在本质,为螺杆泵的结构设计与性能分析提供基础性的理论支撑。
       选择目前已得到大量应用的、采用等螺距螺杆转子的无油螺杆真空泵作为研究对象,针对其内部的气体输运过程开展热力学研究。基于等螺距螺杆真空泵的结构特点和抽气原理,论文将被抽气体在泵内所经历的输运过程,分解为膨胀吸气、等容输送、绝热压缩和等压排气四个阶段,并详细讨论了各阶段的内在机制。依据气体热力学基本原理,分别对每一个阶段进行了定量分析,推导出每一阶段内气体质量、体积、温度、压力、内能、焓、熵等热力学参数随时间的变化规律公式。以某一指定抽速真空泵为例,计算给出了泵内气体的各个热力学参数随时间变化的数据图表,并讨论了等螺距螺杆泵排气功耗和排气温度随入口压力变化的规律。
 

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