【摘要】：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(diǎn),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(duì)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(dòng)過程等已引起人們的關(guān)注。因此,有必要對(duì)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(jì)算。論文首先對(duì)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(duì)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(duì)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(jì)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(diǎn),將內(nèi)部氣體的輸送過程分成為四個(gè)階段來進(jìn)行理論推導(dǎo)和熱力計(jì)算,分別為：吸氣階段、輸送階段、壓縮階段、排氣階段。首先對(duì)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(duì)排氣溫度和功耗進(jìn)行了計(jì)算和對(duì)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(huì)對(duì)影響熱力過程。假定輸送過程中泄漏返流量和熱量均隨時(shí)間成線性變化,對(duì)內(nèi)部氣體的輸送過程進(jìn)行了推導(dǎo)和計(jì)算。論文在理論推導(dǎo)和計(jì)算的基礎(chǔ)上,繪制了相關(guān)的示功圖、各個(gè)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(shí)間的變化關(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(duì)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(jì)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(duì)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(shí)間成線性變化關(guān)系。三段式變螺距螺桿真空泵的優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)。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(gè)階段來進(jìn)行熱力推導(dǎo)和計(jì)算。論文在變螺距螺桿真空泵的理論推導(dǎo)和計(jì)算的基礎(chǔ)上,繪制了相關(guān)的示功圖、熱力參數(shù)隨時(shí)間的變化關(guān)系圖；也討論了螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)排氣溫度和功耗的影響。最后,論文對(duì)三種變螺距的排氣溫度和功耗進(jìn)行了對(duì)比,得到了最優(yōu)熱力性能的變螺距螺桿真空泵。理論推導(dǎo)過程中沒有涉及到具體的轉(zhuǎn)子型線的構(gòu)成,故推導(dǎo)的方法也適用于任何結(jié)構(gòu)型線螺桿轉(zhuǎn)子的真空泵。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TB752

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本文編號(hào)：2556147