真空發(fā)生器的工作原理 真空發(fā)生器主要由噴嘴和擴(kuò)張管組合而成(見圖1所示)。氣體一元定常等熵流動(dòng)的能量方程即可壓縮流體的伯努里方程如下。 　　式中p為壓力; Q為密度; v 為流速; k =Cp/Cv, 其中Cp為定壓比熱, Cv為定容比熱,const為常數(shù)。 　　將0點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)代入式(1),由于流出噴管時(shí)的流速v0為超音速, 可知該點(diǎn)的壓力p0值很小, 因而可得到所需的真空度。在低壓部S處如果導(dǎo)入二次氣流(G″、PS、TS、vs) , 高速的一次氣流(G′、Pn、Tn) 將與之混合, 并交換動(dòng)能, 二次氣流被加速,高速的混合氣體通過擴(kuò)張管減速, 動(dòng)能再次轉(zhuǎn)化為壓力能。這樣, 若在S處接入欲抽真空的系統(tǒng), 則可達(dá)到抽真空之目的。 圖1　真空發(fā)生器工作原理圖 　　該過程的熱力學(xué)分析如下: 壓縮空氣G′通過噴管在0處變成超音速氣流, 由于氣流的速度很快,而噴管的尺寸很小, 故氣體在噴管中流動(dòng)時(shí), 來不及與外界發(fā)生熱交換, 可近似地看作絕熱過程。在流動(dòng)過程中, 氣體的各種參數(shù)一般是連續(xù)變化的, 摩擦的影響較小, 可以忽略, 因而可近似地看作是可逆過程, 故該過程可近似地看作是等熵過程。整個(gè)熱力學(xué)過程可用焓—熵狀態(tài)變化圖表示(圖2)。圖2 中各點(diǎn)符號(hào)與圖1 相對(duì)應(yīng)。N點(diǎn)為噴管狀態(tài)點(diǎn);O′為假想等熵過程噴管出口點(diǎn);O為實(shí)際噴管出口狀態(tài)點(diǎn); 3′為擴(kuò)張管假想等熵過程出口狀態(tài)點(diǎn); 3為擴(kuò)張管實(shí)際出口狀態(tài)點(diǎn)。如一次流體從壓力Pn經(jīng)絕熱膨脹后在噴管出口處壓力為P0, 則噴管出口流速v0可由式(2)求出 　　式中Gn為速度系數(shù), 一般取0.94～0.96; R為氣體常數(shù), A= k/k-1。圖2中噴管兩端的焓差為 　　式中　A 為熱功當(dāng)量。 　　假設(shè)真空口吸入壓力PS與噴管出口壓力P0相等, 則混合后的流速v1為 　　式中　Gm為速度系數(shù), 一般取Gm= 0.95～0.98; X=G′/C″ , 其中G′為噴管內(nèi)的一次流量, G″為真空口處吸入的二次流量; 混合后的焓值i1為 　　擴(kuò)張管出口處流速為v3, 狀態(tài)點(diǎn)1至3過程近似可看成絕熱過程, 則 　　式中　Gd為擴(kuò)張管的效率, 一般取Gd= 0.6～0.8;狀態(tài)點(diǎn)1經(jīng)等熵過程到達(dá)3′點(diǎn), 對(duì)應(yīng)焓值i3′為 　　通過3′點(diǎn)的等壓線P3即為擴(kuò)張管出口的壓力, 實(shí)際出口狀態(tài)點(diǎn)3的焓值為