Математическое моделирование откачки бесконтактными насосами внешнего сжатия газов с различными молекулярными массами

Отличительной особенностью двухроторных вакуумных насосов типа Рутс является селективность откачки, что обусловлено зависимостью обратных перетеканий через каналы роторного механизма от рода газа. Для исследования этого явления используется математическая модель рабочего процесса, основанная на решении дифференциальных уравнений системы с переменной массой. Проведенное сравнение экспериментальных и расчетных значений быстроты действия и максимального отношения давлений выхода и входа для гелия, аргона и воздуха показало расхождение не более 10 %. Расчеты показали, что в условиях вязкостного течения переход с откачки аргона на гелий снижает быстроту действия более чем на 10%, а степень повышения давления — на 50 %.

1. Бурмистров А. В., Саликеев С. И., Бронштейн М. Д. Прямые и обратные потоки в бесконтактных вакуумных насосах: моногр. Казань: Изд-во КГТУ, 2009. 232 с. ISBN 978-5-7882- 0720-9. EDN: QMKQDH.

2. Ануфриева И. В., Васильев Ю. К., Кеменов В. Н. [и др.]. Современное состояние рынка безмасляных форвакуумных средств откачки // Вакуумная техника и технология. 2003. Т. 13, № 2. С. 93–99.

3. Хабланян М. Х., Саксаганский Г. Л., Бурмистров А. В. Вакуумная техника. Оборудование, проектирование, технологии, эксплуатация. Ч. 1. Инженерно-физические основы. Казань: Изд-во КНИТУ, 2013. 237 с.

4. Jousten K., Dirscherl J., Lachenmann R. [et al.]. Positive Displacement Pumps // Vacuum Technology. 2016. P. 259–360. DOI: 10.1002/9783527688265.ch7.

5. Бурмистров А. В., Райков А. А., Саликеев С. И., Капустин Е. Н. Моделирование рабочих процессов бесконтактных безмасляных вакуумных насосов методами вычислительной гидрогазодинамики (CFD) // Вакуумная техника и технология-2021: тр. 28-й Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием. СанктПетербург: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2021. C. 16–22.

6. Wang J., Liu R., Yang S. [et al.]. Geometric study and simulation of an elliptical rotor profile for Roots vacuum pumps // Vacuum. 2018. Vol. 153. P. 168–175. DOI: 10.1016/j.vacuum.2018.04.014.

7. Ибраев А. М. Повышение эффективности работы роторных нагнетателей внешнего сжатия на основе анализа влияния геометрических параметров на их характеристики: дис. … канд. техн. наук. Казань,1987. 208 c.

8. Саликеев С. И., Бурмистров А. В., Райков А. А. Единый подход к расчету откачных характеристик бесконтактных безмасляных вакуумных насосов // Компрессорная техника и пневматика. 2013. № 4. С. 37–42. EDN: RCSESP.

9. Бурмистров А. В., Саликеев С. И., Райков А. А., Тюрин А. В., Якупов Р. Р. Математическая модель рабочего процесса безмасляного спирального вакуумного насоса // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Серия «Машиностроение». 2018. № 6 (123). С. 103–114. DOI: 10.18698/0236-3941-2018-6-103-114. EDN: VPKWJH.

10. Burmistrov A., Salikeev S., Raykov A., Fomina M. Mathematical model of working process of oil free scroll vacuum pump: Influence of leakage and heat transfer on pumping characteristics // Vakuum in Forschung und Praxis. 2017. Vol. 29 (6). P. 28–31. DOI: 10.1002/vipr.201700663.

11. Исаев А. А., Райков А. А., Бурмистров А. В., Саликеев С. И. Потери во входном тракте двухроторного вакуумного насоса // Вестник машиностроения. 2021. № 9. С. 44–46. DOI: 10.36652/0042-4633-2021-9-44-46. EDN: FTBNQZ.

12. Raykov A., Tyrin A., Burmistrov A., Bronstein M., Fomina M. Calculation of backward flow in channels with moving walls in oil free non-contact vacuum pumps // AIP Conference Proceedings. 2019. № 2141. 030024. P. 1–6. DOI: 10.1063/1.5122074.

13. Шарапов И. И. Разработка методики измерения и расчета параметров процесса теплообмена в шестеренчатом компрессоре с целью повышения точности расчета рабочего процесса: дис. … канд. техн. наук. Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2009. 146 с.

14. Li Z., Li L., Zhao Y. [et al.]. Theoretical and experimental study of dry scroll vacuum pump // Vacuum. 2009. Vol. 84 (3). P. 415–421. DOI: 10.1016/j.vacuum.2009.09.005.

15. Исаев А. А., Бурмистров А. В., Райков А. А., Саликеев С. И. Метод расчета откачных характеристик ДВН типа Рутс, работающих при повышенных давлениях (вязкостный режим течения газа в зазорах) // Наноиндустрия. 2021. Т. 14, № S6. C. 330–337. DOI: 10.22184/1993-8578.2021.14.6s.330.337. EDN: JKHBQO.

16. Бурмистров А. В. Создание и исследование бесконтактных вакуумных насосов: дис. … д-ра техн. наук. Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2006. 363 c.