【摘要】：無油螺桿真空泵具有抽速范圍寬、結構簡單緊湊、抽氣腔元件(等螺距或者變螺距螺桿轉子)、和無油污染等很多的優(yōu)點,已被廣泛應用在半導體、醫(yī)藥、糧食干燥、化工制藥、空間模擬等眾多工業(yè)領域中。因此,無油螺桿真空泵是符合世界經濟發(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的改變,無油螺桿真空泵也面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。泵腔內部易發(fā)生相變、凝華、沉積等問題,故螺桿泵腔內部的熱力學過程、摩擦發(fā)熱功耗和內部氣體流動過程等已引起人們的關注。因此,有必要對等螺距,變螺距螺桿真空泵內部氣體輸送過程的熱力學的理論推導和計算。論文首先對無油螺桿真空泵的課題研究背景進行了闡述和總結,并對國內外著名的真空泵企業(yè)的相關產品進行了總結,最后給出論文研究的主要內容。本課題針對廣泛應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。依據成熟的熱力學理論、一些合理假設和等螺距螺桿真空泵的結構特點,將內部氣體的輸送過程分成為四個階段來進行理論推導和熱力計算,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)進行了理論公式推導,并對排氣溫度和功耗進行了計算和對比。螺桿泵腔內部不可避免地發(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,對內部氣體的輸送過程進行了推導和計算。論文在理論推導和計算的基礎上,繪制了相關的示功圖、各個熱力學參數(被抽氣體介質的壓力、溫度、質量、熵等)隨時間的變化關系圖。變螺距螺桿真空泵,因其具有內部預壓縮的排氣方式,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部氣體輸送過程進行了推導和計算。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了軸向位置和旋轉轉角成二次方變化的熱力過程。組合式變螺距螺桿轉子是由兩段螺距不一樣的等螺距螺桿轉子所組成的,避免了變螺距螺桿轉子的加工難題：假設兩等螺距螺桿轉子接觸處氣體容積隨時間成線性變化關系。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子和變螺距螺桿轉子的優(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行熱力推導和計算。論文在變螺距螺桿真空泵的理論推導和計算的基礎上,繪制了相關的示功圖、熱力參數隨時間的變化關系圖；也討論了螺桿轉速對排氣溫度和功耗的影響。最后,論文對三種變螺距的排氣溫度和功耗進行了對比,得到了最優(yōu)熱力性能的變螺距螺桿真空泵。理論推導過程中沒有涉及到具體的轉子型線的構成,故推導的方法也適用于任何結構型線螺桿轉子的真空泵。
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TB752

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本文編號：2556147