涡旋真空泵理论与实践

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 真空 1
1.2 真空泵概述 2
1.2.1 真空泵的分类 2
1.2.2 真空泵的主要性能参数 4
1.3 涡旋干式真空泵的特点与发展 5
1.3.1 涡旋干式真空泵的特点 5
1.3.2 涡旋干式真空泵国内外发展现状 6
参考文献 9
第2章 涡旋真空泵工作原理与型线 11
2.1 涡旋真空泵的工作原理 11
2.1.1 工作腔的变化过程 12
2.1.2 涡旋齿各部分型线的划分 13
2.1.3 涡旋盘的基本结构参数 14
2.2 平面曲线啮合原理 15
2.2.1 平面平动的基本原理 15
2.2.2 平面曲线族的包络线理论 17
2.2.3 内外共轭型线 18
2.3 涡旋真空泵的理论型线 20
2.3.1 圆渐开线涡旋齿理论 20
2.3.2 变基圆渐开线涡旋齿理论 25
2.4 涡旋齿的型线修正 30
2.4.1 双圆弧修正 31
2.4.2 双圆弧直线修正 34
2.4.3 其他修正方法 35
2.5 常用涡旋型线及其发展 36
参考文献 39
第3章 涡旋干式真空泵结构 41
3.1 涡旋干式真空泵总体结构和工作过程 41
3.1.1 涡旋干式真空泵总体结构 41
3.1.2 涡旋干式真空泵工作过程 43
3.2 驱动与传动机构 43
3.2.1 驱动方式 44
3.2.2 主轴结构 45
3.2.3 防自转机构 46
3.3 轴承与支撑 49
3.4 密封与润滑 51
3.4.1 涡旋干式真空泵中的密封 51
3.4.2 涡旋干式真空泵中的润滑 53
3.5 动平衡与冷却 54
3.5.1 动平衡 54
3.5.2 冷却 56
3.6 排气阀与气镇 57
3.6.1 排气阀 57
3.6.2 气镇 58
参考文献 59
第4章 涡旋真空泵的力学分析 60
4.1 涡旋齿工作腔容积的计算 60
4.1.1 工作腔容积 60
4.1.2 吸气腔容积 61
4.1.3 排气腔容积 61
4.1.4 压缩比 64
4.2 涡旋齿气体力分析 64
4.3 非整数圈涡旋齿的气体力分析 67
4.3.1 非整数圈的定义 67
4.3.2 气体力分析 68
4.4 涡旋真空泵主要受力分析 68
4.4.1 动涡旋盘的受力分析 68
4.4.2 十字滑环受力分析 71
4.5 涡旋真空泵的动平衡设计 72
4.5.1 一次平衡 73
4.5.2 二次平衡 74
4.5.3 SolidWorks在涡旋真空泵动平衡设计中的应用 75
参考文献 77
第5章 涡旋真空泵的热力过程和传热 78
5.1 涡旋真空泵的热力过程 78
5.2 涡旋真空泵的泄漏模型 80
5.2.1 泄漏通道 80
5.2.2 密封部位的径向泄漏质量流率 80
5.2.3 密封部分的轴向泄漏质量流率 83
5.3 过压缩与欠压缩 84
5.4 涡旋真空泵的传热 85
5.4.1 吸气过程换热 86
5.4.2 工作腔之间的换热 87
5.4.3 机壳内气体的换热 88
5.5 机械摩擦 88
参考文献 90
第6章 涡旋真空泵主要性能参数 91
6.1 涡旋真空泵的间隙大小 91
6.2 涡旋真空泵的抽气速率 92
6.3 涡旋真空泵的极限压力 92
6.4 涡旋真空泵的功率 93
6.5 设计计算实例 94
6.5.1 主要参数 94
6.5.2 设计计算 95
参考文献 96
第7章 涡旋真空泵的噪声 97
7.1 噪声评价 97
7.1.1 声压、声强和声功率 97
7.1.2 声压级、声强级和声功率级 98
7.1.3 噪声频谱 99
7.1.4 响度级和等响曲线 101
7.1.5 A声级和等效连续A声级 102
7.2 主要噪声来源 103
7.3 噪声测试实验 104
7.3.1 测试条件 104
7.3.2 测试位置 105
7.3.3 测试结果分析 106
7.3.4 噪声测试实验总结 114
参考文献 115
第8章 涡旋真空泵内的流动模拟 116
8.1 计算流体力学基础 116
8.1.1 控制方程 116
8.1.2 湍流模型 118
8.1.3 定解条件 120
8.1.4 数值求解 120
8.2 涡旋腔内气体流动的CFD 模拟 121
8.2.1 几何模型的建立 121
8.2.2 计算域网格生成 123
8.2.3 动网格方法 124
8.2.4 数值模拟基本设置 127
8.2.5 模拟结果与测试结果比较分析 128
8.3 涡旋真空泵内的流动过程与规律 135
8.3.1 涡旋真空泵内流动过程分析 135
8.3.2 涡旋真空泵内流场分析 137
8.4 涡旋真空泵内热场分析 140
参考文献 143
第9章 涡旋真空泵的应用 145
9.1 涡旋真空泵在薄膜工程中的应用 146
9.2 涡旋真空泵在医疗设备上的应用 148
9.2.1 涡旋真空泵在医疗负压抽气系统中的应用 148
9.2.2 涡旋真空泵在蛋白质类药物制备中的应用 149
9.3 涡旋真空泵在大科学工程和先进仪器上的应用 150
9.3.1 涡旋真空泵在同步辐射光源中的应用 150
9.3.2 涡旋真空泵在超导托卡马克装置中的应用 152
9.3.3 涡旋真空泵在扫描电子显微镜中的应用 153
9.3.4 涡旋真空泵在质谱仪中的应用 154
参考文献 155