干式螺杆真空泵作为21世纪新起的干式真空泵泵种之一,在各行业得到广泛应用,目前已涉及石油石化、航空航天、半导体、电子器件、食品包装、表面科学等行业。而干式螺杆真空泵运行过程中由于高速旋转的转子不断压缩气体产生较高的排气温度,在某些严苛工艺环境下,导致被抽介质分解出剧毒和强腐蚀性物质,存在严重的安全隐患。随着我国研究学者对干式螺杆真空泵的深入研究,逐渐由实现基本抽气性能的研究方向演变为应用场合下的工艺控制研究。结合理论研究方法和数值模拟仿真技术,本文研究了干式螺杆真空泵泵内气体温度调控前后的气体热力过程,获得压力、温度等工艺参数最佳的调控范围。本研究以等螺距螺杆真空泵和一段渐变式变螺距螺杆真空泵为研究对象,根据热力学基本定律,研究了一段渐变式变螺距螺杆真空泵在绝热压缩、多变压缩及等温压缩三种不同内压缩形式下的气体热力过程,以名义抽速200m3/h的螺杆真空泵为计算实例,得出排气温度随入口压力的变化规律及各热力学参数随工作时间的变化规律。过压缩工况出现前,在入口低压力段,排气温度随入口压力升高而增大,当排气温度达到最大值后,随入口压力增大,排气温度呈下降趋势,直至过压缩工况的出现,而等螺距螺杆真空泵由于无内压缩,随着入口压力升高,其排气温度呈线性下降趋势。对于干式螺杆真空泵内部气体温度的调控研究,本研究在泵腔上创新性地引入掺气压缩调控方式,并对掺气压缩过程进行相关热力推导计算,得出排气温度随掺气压力的变化规律,在排气温度降低某一数值时,探讨了泵内各阶段气体温度随工作时间的变化规律。等螺距螺杆真空泵由于无内压缩,气体输运过程为等压等容输送,输运结束时各状态参数值与吸气结束时相等,因此,等螺距螺杆真空泵仅研究末级掺气调控过程。一段渐变式变螺距螺杆真空泵具有预先内压缩,除吸气导程外,其余导程均进行掺气压缩调控研究,在同一掺入气体温度下,确定了各导程最佳掺气压力调控范围,为工艺生产中泵内气体温度的调控提供理论指导依据。基于名义抽速为200m3/h螺杆真空泵的实际结构尺寸,在ANSYS WORKBENCH仿真平台下,完成螺杆转子热-结构耦合模拟分析,得出螺杆转子温度场分布情况及各级轴、径向总热变形量,为螺杆真空泵产品研发阶段各处间隙值的预留及气体泄漏返流量的计算提供参考依据。结合现有计算资源,将流体计算域模型按比例简化缩小,并利用FLUENT里动态网格流场仿真技术,完成了等螺距螺杆真空泵调温前后内部流场数值模拟分析,得到泵内气体压力场和温度场整体变化趋势,两者分布情况相呼应,由进气端至排气端气体压力和温度不断变大,调控前相邻两级数值梯度相对调控后较大。综上所述,本研究通过理论推导计算及数值模拟仿真技术研究方法,为干式螺杆真空泵在特殊工况下的可靠性运转分析提供了科学依据,同时为螺杆真空泵工艺参数调控,泵腔结构改造及排气口结构优化设计等方面提供了理论支撑。