涡旋真空泵具有工作压力范围宽、振动噪声小、清洁度高等特点，因此在许多重要领域被越来越广泛地应用。《涡旋真空泵理论与实践》从真空和真空获得设备的介绍开始，主要对涡旋型线几何理论及涡旋真空泵结构，涡旋真空泵力学、热力学、传热学、流体力学分析及其噪声和应用等进行详尽阐述。

本书可供真空泵设计及应用领域的科研和工程技术人员，以及高校相关专业的师生参考。

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

第1章 绪论
　　1.1 真空
　　与人们通常生活中所说的“真空”含义不同，在真空科学与技术中，“真空”是指压力低于一个标准大气压（101325Pa）的气体状态。在真空状态下，气体较正常大气状态稀薄，单位体积内气体分子数目较少，气体分子之间或分子与其他质点（离子、电子等）之间或分子与器壁之间相互碰撞的次数较少[1]。基于这一特点，真空技术已广泛应用于科学研究、工业生产的各个领域，满足某些技术和工艺的特殊要求[2]。
　　真空分为“人工真空”与“自然真空”。
　　地球表面的上方是空间真空，随着距地面高度的增加，压力逐渐降低，在100km 以下，每增高15km，大气压力降低约一个数量级，这就是“自然真空”。同时，地球上许多生物天生就会利用“真空技术”，例如，人在呼吸时可以使胸腔呈真空状态（4×104～9.7×104Pa）[3]。“人工真空”是指人们对一容器进行抽气而获得的真空空间。在真空科学与技术中所讨论的“真空”多指“人工真空”。
　　气体的稀薄程度称为真空度。真空度可以用气体压强、分子密度、平均自由程以及形成一个单分子层的时间等描述。在真空科学与技术中，通常使用气体的压强来表示气体稀薄程度。气体的压强越低，真空度越高。
　　压强的国际单位制计量单位为帕斯卡，简称帕，用Pa 表示；同时，压强也有大气压（atm）、毫米汞柱（mmHg）、巴（bar）、托（Torr）等单位，这些单位的换算关系如下：
　　根据真空状态的压强高低，把整个真空区域划分为低真空、中真空、高真空和超高真空等不同区域。
　　低真空：1×102～1×105Pa。
　　中真空：1×10-1～1×102Pa。
　　高真空：1×10-5～1×10-1Pa。
　　超高真空：1×10-5Pa 以下。
　　工业上相继出现了各种各样用以产生、改善和维持真空的设备，即真空获得设备，也称为真空泵[2]。真空获得设备随着科学技术的不断进步得到了长足的发展。今天，真空技术的发展已经可以获得从大气压力（1.01325×105Pa）直到10-14Pa的宽达19个数量级的压力范围，伴随着真空获得技术的不断发展，这个范围的下限也将不断降低。
　　1.2 真空泵概述
　　1.2.1 真空泵的分类
　　按照工作原理，真空泵基本上分为气体输送泵和气体捕集泵两种类型。
　　1.气体输送泵
　　气体输送泵是一种使气体不断吸入和排出泵外来达到抽气目的的真空泵，含有变容式和动量传输式两大类。
　　1）变容式真空泵
　　变容式真空泵是利用泵腔容积的周期性变化来完成吸气、压缩以及排气的装置。变容式真空泵可分为往复式和旋转式。
　　（1）往复式真空泵。利用泵腔内活塞的往复运动进行吸气、压缩以及排气。又称为活塞式真空泵。
　　（2）旋转式真空泵。利用泵腔内活塞的旋转运动进行吸气、压缩以及排气。多数变容式真空泵都属于此类。①油封式机械泵，利用油类密封各运动部件的间隙，减少有害空间的一种旋转式变容真空泵。此种真空泵通常带有气镇装置，故又称气镇式真空泵，按其特点可分为旋片泵、定片泵、滑阀泵、余摆线泵以及多室旋片泵等。②罗茨真空泵（简称罗茨泵），泵内装有两个相反方向同步旋转的双叶或多叶形的转子，转子间、转子与泵壳内壁间均保持一定的间隙。罗茨泵属于无内压缩的真空泵。其按用途又分为湿式罗茨泵、直排大气式罗茨泵和机械增压泵等类型。③液环真空泵，带有多叶片的转子偏心装在泵壳内，当转子旋转时，液体（水或者油）因为离心力形成与泵壳同心的液环，液环与转子上叶片形成容积周期性变化的数个小独立空间完成吸气、压缩和排气。由于液环起到压缩气体的作用，液环真空泵又称液体活塞真空泵。④干式真空泵，能在大气压到10-2Pa压力范围内工作，在抽气流道中不使用任何油类和液体且能连续直接向大气排气的真空泵[4]，如多级罗茨泵、多级活塞泵、爪型泵、螺杆泵、涡旋泵等。同时干式真空泵也发展出罗茨+爪式等组合式干泵机组。
　　2）动量传输式真空泵
　　动量传输式真空泵是利用高速旋转的叶片或高速射流，将动量传输给被抽气体或气体分子，使其吸入、压缩、排气的一种真空泵。
　　（1）分子泵。利用高速旋转的叶片将动量传输给气体分子，使其吸入、压缩、排气的一种真空泵。分子泵一般分为牵引分子泵、涡轮分子泵和复合式分子泵。
　　（2）喷射真空泵。利用文丘里效应的压力降产生的高速射流将被抽气体输送到泵出口的一种动量传输泵。一般分为液体喷射泵、气体喷射泵、蒸气喷射泵。
　　（3）扩散泵。以油或者汞蒸气作为工作介质，使被抽气体扩散到工作蒸气射流中而被携带到泵出口的真空泵。
　　2.气体捕集泵
　　气体捕集泵是一种将被抽气体吸附或凝结在泵内来实现抽气目的的真空泵，主要有以下几种形式。
　　（1）吸附泵。依靠具有大表面积的吸