气冷式罗茨泵

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1、气冷式罗茨泵概况及原理气体循环冷却罗茨真空泵主要由转子1、转子2、泵体4、冷却器7等组成，由于其特殊的结构设计，使其可以在高压差和高压缩比下长期可靠运行。冷却气体从泵体的两侧进入泵的吸气腔，使泵不会因压缩气体而出现过热，但对泵的抽气性能没有任何影响。右图Ⅰ至图Ⅴ是转子在泵腔内旋转120度并完成一次吸、排气的过程。冷却器和电机是每台泵必备的附件，冷却器和电机的规格是根据不同的工况而定。泵可以单独使用也可以多台串联使用，或与液环真空泵和普通罗茨真空泵串联成机组，达到更高真空度来满足各类工艺要求。主要特点1、单独使用时直排大气的工作真空度可以达到150mbar。2、多级串联或

2、和其它前级泵泵串联后可以达到中真空范围。3、特殊结构设计确保泵在高压差和高压缩比运行时不会过热过载。4、三叶渐开线型线结构和高精度机械加工确保产品运转平稳安静。5、抽气性能、噪声、振动等主要性能比传统二叶泵更有显著提高。6、先进的平衡式机械密封使泵的密封性能比传统骨架密封更可靠。7、泵腔为无油结构，适用于抽除一般空气及各种特殊气体。8、与其它机械真空泵比较，节能效果十分显著。两叶与三叶转子气冷式罗茨真空泵气动噪声分析气冷式罗茨真空泵的噪声主要由机械噪声和气动噪声组成，气动噪声具有强度高、危害大的特点，是气冷式罗茨真空泵的主要噪声。应用FLUENT软件动态模拟泵的内部流场

3、，对两叶、三叶转子的气冷式罗茨真空泵的气动噪声进行比较，分析气动噪声产生的来源，为设计低噪声的气冷式罗茨真空泵提供参考。同时对两种转子的气冷式罗茨真空泵的噪声进行测试，三叶转子的气冷式罗茨真空泵的噪声明显低于两叶转子的气冷式罗茨真空泵。气冷式罗茨真空泵具有结构简单、工作可靠，能够在高压差和高压缩比下正常运行，缩短大容器的抽空时间等优点，近年来广泛应用于大型空间模拟装置、汽轮机动平衡装置以及化工等各行业，市场前景广阔、经济效益显著。但存在着噪声大的缺点，不仅污染了环境，也恶化了工作条件，限制了它的进一步应用，因此气冷式罗茨真空泵的噪声研究得到了广泛关注。真空技术网认为气冷

4、式罗茨真空泵的噪声主要由气动噪声和机械噪声构成，气动噪声具有强度高、危害大的特点，是气冷式罗茨真空泵的主要噪声。气动噪声主要由气体脉动产生的旋转噪声和紊流产生的涡流噪声组成。在中心距和外圆半径相同的条件下，三叶圆弧摆线转子气冷式罗茨真空泵的容积利用系数比两叶圆弧摆线转子气冷式罗茨真空泵高。目前国内气冷式罗茨真空泵的转子型线基本上是两叶宽头圆弧摆线，采用三叶圆弧摆线型线，可提高抽气效率。本文应用FLUENT软件数值模拟泵的内部流场，对两叶、三叶圆弧摆线转子型线气冷式罗茨真空泵的气动噪声进行研究，分析气动噪声产生的来源，为设计低噪声的气冷式罗茨真空泵提供参考。1、计算模型1

5、.1、基本方程(1)连续性方程(2)运动方程(3)能量守恒方程式中ρ是密度，t是时间，ui是速度矢量，u、v、w是速度矢量ui在x、y、z方向的分量。p是流体微单元体上的压力，μ是动力粘度，Su,Sv,Sw是动量守恒方程的广义源项，cp是比热容，T为温度，k为流体的传热系数，ST为粘性耗散项。1.2、湍流模型采用RNGk-ε湍流模型。k方程和ε方程分别为：式中Gk是由于平均速度梯度引起的湍动能k的产生项。1.3、数值解法湍流模型采用RNGk-ε模型，该模型考虑了平均流动中的旋转及旋流流动情况，能够更好地处理高应变率及流线弯曲程度较大的流动。采用有限体积法求解,压力速度耦

6、合方程采用PISO算法求解，压力项采用PRESTO!格式离散,其余项采用二阶迎风格式。采用动网格技术通过函数定义实现转子的转动。壁面附近采用壁面函数法。1.4、模型建立及网格划分根据企业生产的两叶、三叶圆弧摆线转子的LQ300气冷式罗茨真空泵建立模型。主要参数有：抽气速率为300L/s，中心距180mm，电机转速为1490rpm。由于模型的计算为非定常，计算区域划分网格的尺寸小，划分的总体网格数大，计算时间较长，三维模型径向截面流动同二维的流动情况基本相同，二维的计算模型已经能够满足分析流场的需要，因此计算中采用了二维模型。图1、图2分别为两叶、三叶圆弧摆线转子气冷式罗

7、茨真空泵二维流道模型。图1两叶转子气冷式罗茨真空泵二维流道模型图2三叶转子气冷式罗茨真空泵二维流道模型为便于计算以及尽量减少网格数量，进气、排气区域非旋转区域因为在计算过程中网格没有变化，采用四边形结构化网格;旋转流场区域，网格随时间变化，为减小不同时刻网格的扭曲率以及计算的收敛性，采用三角形网格，对于两叶转子，整个流场的初始网格数为168604，网格最大扭曲率为0.447306。对于三叶转子，整个流场的初始网格数为115340，网格最大扭曲率为0.505867。1.5、边界条件及初始条件设置边界条件设置如下：进气压力为5000Pa，进气