技術知識
螺桿真空泵的抽氣過程的四個階段
螺桿真空泵要完成一次抽氣過程，必須經過吸氣，輸送，壓縮和排氣四個階段。
(1) 吸氣階段。螺桿轉子的頭與螺桿泵入口直接連接在螺桿的旋轉過程中，在連續(xù)膨脹時，泵被抽氣成氣體量在壓力差作用下，使氣體量隨時間呈線性增加，直至儲存量和進風口的過程，并在下一級的儲存容積隨時間的變化，氣吸過程中的每一個水平的儲存量在一周內的螺桿轉子的旋轉。
(2) 輸運階段。接下來，隨著螺桿轉子的繼續(xù)轉動，被隔離的儲氣容積連同其內部被吸入的氣體繼續(xù)向后移動，進行著由泵吸氣口到泵排氣口的氣體輸送過程。對于采用等螺距螺桿轉子的螺桿泵，吸氣齒槽的容積始終保持不變，因此，在此過程中，這部分被隔離的氣體也沒有受到壓縮。每一級儲氣容積的輸運階段從前端與泵吸氣口隔離開始，至后端與泵排氣口接通前為止，所占用的時間是最長的，其螺桿旋轉周數(shù)等于由吸氣口結束點到排氣端面的螺桿螺旋導程數(shù)減去1( 不一定是整數(shù)) 。
在輸運階段，每一級儲氣容積中都存在著高速旋轉的螺桿轉子與固定不動的泵體定子，對被抽氣體造成劇烈的攪動與摩擦，以及被抽氣體與具有較高溫度的轉子之間的熱交換，會使被輸送氣體的溫度有上升的趨勢； 但同時泵體水冷壁的冷卻作用又會使被抽氣體有降溫的趨勢。綜合考慮二種因素的影響，在本文的研究中忽略輸運過程中的氣體換熱。由于干式螺桿真空泵內沒有泵油作為密封介質，二螺桿轉子間及螺桿轉子與定子間的間隙會成為相鄰二級儲氣容積間的氣體泄漏通道，導致每一級儲氣容積內的氣體都會向相鄰的靠近進氣口端一側的儲氣容積內泄漏，鑒于在工作壓力較高的情況下，漏入和漏出一個儲氣容積的氣體量差，即一個儲氣容積內的凈氣體增加量相對較小，因此在本文中忽略輸送過程中儲氣容積內的氣體質量變化。
(3) 壓縮階段。壓縮階段是儲氣空間內氣體壓力由吸氣壓力快速提升至排氣壓力的過程。對于少數(shù)排氣口開設位置偏低的等螺距螺桿泵，儲氣空間在到達排氣端面后與排氣口相通前會有一定程度的減小，從而對其內的氣體有預壓縮作用而使其壓力略有提升； 對于大多數(shù)等螺距轉子螺桿泵，儲氣空間在到達排氣端面后直接與排氣口連通，排氣口外排氣管道內的氣體立即反沖回最后一級儲氣空間，使儲氣空間內的氣體壓力由吸氣壓力迅速升高至泵的排氣壓力。與吸氣、輸運和排氣過程所需時間相比，氣體反沖壓縮的過程幾乎是在瞬間完成的，因此在建模計算時，暫不考慮該過程所需的時間。
正是由于壓縮階段所經歷的時間很短，因此可以看作是一個絕熱充氣過程。壓縮階段完成后，與排氣孔相通的儲氣空間中的氣體由二部分組成: 一部分是由吸氣端傳輸過來的原始被抽氣體，另一部分是由排氣口反沖回來的反沖氣體。如果螺桿泵的排氣口直接面向開放的大氣環(huán)境，那么反沖氣體成分主要由外部大氣組成，其初始溫度相對較低； 如果排氣口連接有相對較長的排氣管道，那么反沖氣體則主要是積累在排氣管路中的前幾周期所排出的氣體，其初始溫度相對很高。反沖氣體進入螺桿轉子與排氣孔相通的儲氣空間的過程，相當于是外部氣體對一個低壓空間的膨脹充氣過程，外部氣體以恒壓推動反沖氣體所做的流動功，最終轉化為混合氣體的內能，使其溫度劇增。壓縮階段結束時，儲氣空間中的氣體總質量大增，壓力等于排氣壓強，溫度為二部分氣體的混合溫度，其總的能、焓、熵也為二部分氣體之和。
(4) 排氣階段。實際上，從儲氣空間與排氣口連通時開始，螺桿泵的排氣過程即已同時開始。隨著螺桿轉子的恒速轉動，二轉子最末一級嚙合點持續(xù)后移，排氣端面前的儲氣空間容積不斷縮小，使得具有排氣壓力和排氣溫度的氣體逐漸通過排氣口被排出。這個過程一直持續(xù)到末端嚙合點到達排氣端面，此時，儲氣空間的體積變?yōu)榱?，其內的氣體通過排氣口完全排出泵外。每一級儲氣容積排氣過程的用時，等于從儲氣空間與排氣口連通至儲氣空間容積為零的時間段，通常是螺桿轉子旋轉一周所需的時間。在排氣階段中，儲氣空間中氣體的壓力變化不大，可以作為等壓過程處理，即相當于一個采用恒壓活塞將氣體推出泵外的過程。這一階段中，螺桿轉子對氣體(包括原始被抽氣體和反沖氣體) 做功最多，這些功最終轉化為排出氣體的動能( 體現(xiàn)為速度) 、內能( 體現(xiàn)為溫度) 和放熱量而消散于泵的冷卻系統(tǒng)和排氣環(huán)境空間中。
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