真空发生器工作原理，真空发生器原理

　真空发生器工作原理

　真空发生器就是利用正压气源产生负压的一种新型，高效，清洁，经济，小型的真空元器件，这使得在有压缩空气的地方，或在一个气动系统中同时需要正负压的地方获得负压变得十分容易和方便。真空发生器广泛应用在工业自动化中机械，电子，包装，印刷，塑料及机器人等领域。

　真空发生器的工作原理是利用喷管高速喷射压缩空气，在喷管出口形成射流，产生卷吸流动。在卷吸作用下，使得喷管出口周围的空气不断地被抽吸走，使吸附腔内的压力降至大气压以下，形成一定真空度。如图1所示。

　图1 真空发生器工作原理示意图

　由流体力学可知，对于不可压缩空气气体（气体在低速进，可近似认为是不可压缩空气）的连续性方程

　A1v1= A2v2

　式中A1，A2----管道的截面面积，m2

　v1，v2----气流流速，m/s

　由上式可知，截面增大，流速减小；截面减小，流速增大。

　对于水平管路，按不可压缩空气的伯努里理想能量方程为

　P1+1/2ρv12=P2+1/2ρv22

　式中P1，P2----截面A1，A2处相应的压力，Pa

　v1，v2----截面A1，A2处相应的流速，m/s

　ρ----空气的密度，kg/m2

　由上式可知，流速增大，压力降低，当v2》》v1时，P1》》P2。当v2增加到一定值，P2将小于一个大气压务，即产生负压。故可用增大流速来获得负压，产生吸力。

　按喷管出口马赫数M1（出口流速与当地声速之比）分类，真空发生器可分为亚声速器管型（M1《1），声速喷管型（M1=1）和超声速喷管型（M1》1）。亚声速喷管和声速喷管都是收缩喷管，而超声速喷管型必须是先收缩后扩张形喷管（即Laval喷嘴）。为了得到最大吸入流量或最高吸入口处压力，真空发生器都设计成超声速喷管型。

　真空发生器结构图

　真空发生器主要由喷嘴和扩张管组成，由上述可知喷嘴的作用是将压缩空气的能量转换为动能，产生超音速气流；扩张管的作用是使超音速气流减速以降低排出气体时的噪音。由气体动力学可知气流一元定常等熵流动时通流截面积与气流的速度间应满足公式式中：

　f为通流截面积；M为马赫数，M=v/A； v为气流的速度；A为当地音速。

　由上式可见，当流速增加时，通流截面积究竟扩大还是缩小，要看（M2-1） 的正负，亦即M》1还是M《1。当流速小于当地音速加速时，M 小于1， （M2-1）为负， df符号与dv相反。故当流速增高时， 气流截面积应缩小。当流速等于音速时，M=1则M 2-1=0，即df=0，此时气流截面积达最小值。当流速大于当地音速即超音速时，M大于1， （M 2- 1） 为正，df符号与dv同号，故当流速增高时，气流截面积应扩大。

　因此， 为了获得超音速气流，喷嘴的截面形状应当是小于音速加速时先缩小，当等于音速时为最小，然后超音速时逐渐扩大，即采用渐缩渐扩的拉伐尔喷管结构；同理，为了使超音速气流减速，扩张管的截面形状应采用超音速减速时先缩小，当流速等于音速时，即M=1时截面为最小，然后小于音速减速时截面逐渐扩大的渐缩渐扩结构。是真空发生器的喷嘴和扩张管结构简图，喷嘴渐缩角度A建议取120°～140°，渐扩角度B 建议取14°～16°；扩张管渐缩及渐扩角度C、H建议取6°～8°。

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