羅茨真空泵空氣冷卻的原理
2021-10-12
概要
羅茨真空泵的空氣冷卻。羅茨真空泵通過輸送和壓縮氣體產生熱量，氣體需要從轉子傳輸到殼體。但是，在低壓下，氣體的導熱和對流性能非常差，因此轉子吸收的熱量不易散失，導致轉子溫度始終高于外殼溫度 由于轉子的熱膨脹，轉子和轉子之間以及轉子和泵殼之間的間隙減小，特別是當壓差也很高時，這甚至會導致轉子卡住并損壞泵。為了使羅茨泵在高差壓下工作，擴大使用范圍，提高泵的可靠性，我們需要設法驅散轉子產生的熱
羅茨真空泵的空氣冷卻。羅茨真空泵通過輸送和壓縮氣體產生熱量，氣體需要從轉子傳輸到殼體。但是，在低壓下，氣體的導熱和對流性能非常差，因此轉子吸收的熱量不易散失，導致轉子溫度始終高于外殼溫度
由于轉子的熱膨脹，轉子和轉子之間以及轉子和泵殼之間的間隙減小，特別是當壓差也很高時，這甚至會導致轉子卡住并損壞泵。為了使羅茨泵在高差壓下工作，擴大使用范圍，提高泵的可靠性，我們需要設法驅散轉子產生的熱量，即冷卻轉子。
了解空氣冷卻的本質，首先要看一下羅茨真空泵排氣側的氣流。羅茨真空泵吸入氣體的壓縮過程不是連續的，而是突然的。隨著轉子的旋轉，吸入的氣體被封閉在空腔中，隨著轉子的旋轉，空腔中的氣體突然與排氣口相連。
由于排氣側的氣體壓力高，排氣口處的氣體會沖回空腔，然后隨著轉子的旋轉被驅動出泵。在這個過程中，兩個轉子在每個旋轉循環中排氣四次。
從上述氣體流動情況可以想象，如果每次反沖到泵室的氣體是冷的，那么大量的熱量可以在高溫泵室中吸收，這些熱吸收氣體在轉子的持續壓縮中排出，從而達到轉子冷卻的目的。
空氣冷卻就是基于上述原理。在泵的排氣口設置密集的散熱片。冷卻翅片由冷水管冷卻，或冷卻水管直接安裝在泵的排氣口，以冷卻排氣口處的氣體。這種冷卻方法可以有效地消散羅茨泵轉子在壓縮氣體中產生的熱量。此外，當排氣壓力較高時，由于氣體分子密度較高，因此導熱性能更好，冷卻效果更好。使用這種方法可以確保泵在高壓差下運行。實驗表明，羅茨泵在30托壓差下運行6小時，轉子在殼體中的溫差為22度。當在排氣口安裝冷卻器時，冷卻器在85托壓差下長時間運行，溫差不超過17度。一般來說，羅茨真空泵經空氣冷卻后，壓差可增加80托，而無冷卻器時，壓差只能達到15~30托。
這種冷卻方式與環境溫度有關。當環境溫度較高時，吸入氣體的溫度較高。冷卻效果不好。此外，這種方法只能避免高壓差產生的高熱，但不能防止泵在壓縮過程中產生的熱量，導致間隙較小的問題，因此受到泵本身間隙的限制。
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