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式中 p 为压力; Q 为密度; v 为流速; k =Cp/Cv, 其中 Cp 为定压比热, Cv 为 定容比热,const 为常数。 将 0 点的状态参数代入式(1),由于流出喷管时的流速 v0 为超音速, 可知该 点的压力 p0 值很小, 因而可得到所需的真空度。在低压部 S 处如果导入二 次气流(G〃、PS、TS、vs) , 高速的一次气流(G′、Pn、Tn) 将与之混合, 并交换 动能, 二次气流被加速,高速的混合气体通过扩张管减速, 动能再次转化为压力 能。这样, 若在 S 处接入欲抽真空的系统, 则可达到抽真空之目的。 图1 真空发生器工作原理图 该过程的热力学分析如下: 压缩空气 G′通过喷管在 0 处变成超音速气流, 由于气流的速度很快,而喷管的尺寸很小, 故气体在喷管中流动时, 来不及与外 界发生热交换, 可近似地看作绝热过程。 在流动过程中, 气体的各种参数一般是 连续变化的, 摩擦的影响较小, 可以忽略, 因而可近似地看作是可逆过程, 故 该过程可近似地看作是等熵过程。整个热力学过程可用焓—熵状态变化图表示 (图 2)。图 2 中各点符号与图 1 相对应。N 点为喷管状态点;O′为假想等熵 过程喷管出口点;O 为实际喷管出口状态点; 3′为扩张管假想等熵过程出口状态 点; 3 为扩张管实际出口状态点。如一次流体从压力 Pn 经绝热膨胀后在喷管 出口处压力为 P0, 则喷管出口流速 v0 可由式(2)求出 式中 Gn 为速度系数, 一般取 0.94～0.96; R 为气体常数, A= k/k-1。图 2 中喷管两端的焓差为 式中 A 为热功当量。 假设真空口吸入压力 PS 与喷管出口压力 P0 相等, 则混合后的流速 v1 为 式中 Gm 为速度系数, 一般取 Gm= 0.95～0.98; X=G′/C〃 , 其中 G′为喷 管内的一次流量, G〃为真空口处吸入的二次流量; 混合后的焓值 i1 为 扩张管出口处流速为 v3, 状态点 1 至 3 过程近似可看成绝热过程, 则 式中 Gd 为扩张管的效率, 一般取 Gd= 0.6～0.8;状态点 1 经等熵过程到达 3′点, 对应焓值 i3′为 通过 3′点的等压线 P3 即为扩张管出口的压力, 实际出口状态点 3 的焓值为
