在对罗茨泵组选型时，首先需要考虑到很多因素。
压缩比
罗茨泵的压缩比 K0 通常在 5 和 70 之间。 要确定压缩比， 我们首先考虑被抽除气体的体积流率和两种返流流率—以返 流流导CR 形式表征的气体体积流率，以及以有害空间抽速 SR 形式携带返流气体流率:
公式 2-1: 罗茨泵气体负荷
S 体积流率(抽速)
S0 进气侧的理论抽速
SR 返回的气体流率
CR 返流流导
pa 入口压力
pv 前级真空压力
选择 S 等于 0，我们得出压缩比
公式 2-2: 罗茨泵的压缩比
K0
压缩比
在层流的区域内，流导返流远远大于携带返流。 这样则将公式 2-2 简化为
公式 2-3: 层流中的罗茨泵压缩比
在分子流区域范围内，进气侧的抽速仍是很大的，但携带返 流的抽速现在比流导返流大得多。因此，压缩比是:
公式 2-4: 分子流的罗茨泵压缩比
在层流(高压)区域内，压缩比受限于通过罗茨转子与外壳 之间间隙的流导返流，由于流导与平均压力成正比，压缩比 将随压力上升而减少。
在分子流范围内，排气侧的携带返流气体流量 SR · pv 占主导 地位并限制了低压下的压缩比。正是由于这种影响，罗茨泵 的使用被限制在压力 pa 大于 10-4 hPa 的情况下。
抽速
罗茨泵配备了溢流阀，该溢流阀允许泵的最大压差 ΔpdΔpd 在 30 和 60 hPa 之间。如果罗茨泵与前级泵结合，必须对溢流 阀开启 (S1) 和关闭 (S2) 时的压力范围进行区分。
由于两种泵(罗茨泵和前级泵)的气体气流量是相同的，所 以可以用以下公式来表示:
公式 2-5: 溢流阀开启且高前级真空压力下的罗茨泵机组抽速
物理标志 | 装置 | 说明 | |||
Sv | [m3/h] | 压力 pv 下的前级泵抽气速率 | |||
p | [mbar] | 罗茨泵的进气压力 | |||
[mbar] | 旁通阀处的压差已调节 | ||||
S | [m3/h] | 根部入口法兰处的抽气速率 | |||
S1 溢流阀开启时的抽速
SV 前级泵的抽速
pv 前级真空压力
Δpd 罗茨泵排气侧和进气侧之间的最大压差
只要压差明显小于前级真空压力，泵组 的抽速将只略大于前 级泵的抽速。 一旦前级真空压力接近压差，溢流阀就会关 闭。
公式 2-6: 溢流阀关闭且前级真空压力接近压差时罗茨泵机组抽速
现在让我们考虑罗茨泵在恒压下工作的特殊情况(例如，冷凝 器模式)。 公式 2-3 将适用于高压范围。从公式 2-1 中求出 CR ，并且忽略相对流导值 CR 较小的返流抽速 SR，我们得 出:
公式 2-7: 高吸入压力下的罗茨泵机组抽速
在低压力下，从公式 2-4 中解出 SR，则我们得出
公式 2-8: 低吸入压力下的罗茨泵机组抽速
从 公式 2-6 可以看出，如果压缩比 K0 明显大于罗茨泵理论 抽速 S0 和前级真空抽速 Sv 之间的比率，S 趋向于 S0。。
例如，如果选择压缩比等于 40，罗茨泵抽速比前级泵抽速大 10 倍，则我们得出 S = 0.816 · S0
就泵组适应不同用途而言，罗茨泵的理论抽速不应该比前级 泵抽速大十倍。
由于溢流阀的压差被设置为大约为 50 hPa，事实上只要压力 超过 50 hPa 时，前级泵的体积流量就是有效的。例如，如 果要求在指定时内将大容器抽空至 100 hPa，，则必须选择 适当较大的前级泵。
我们假设一个泵组，需要在 10 分钟内 将体积为 2 m3 的容 器排空至 压力为 5 · 10-3 hPa。要实现这一点，我们将选择 可在 5 分钟内将容器抽空至 50 hPa 的前级泵。在恒定体积 流量下，以下公式适用:
公式 2-9: 抽空时间
t1 前级泵的抽空时间
V 容器体积
S 前级泵的抽速
p0 初始压力
p1 最终压力
通过重新整理公式 2-9，我们可计算出所需的抽速:
公式 2-10: 计算抽速
使用以上给定的数值，我们得出:
我们选择抽速 Sv 为 100 m³/h-1 的 Hepta 100 型螺杆泵作为 前级泵。使用相同的公式，我们估算罗茨泵的抽速将为 61 l s-1 = 220 m³ h-1，并选择抽速 S0 = 490 m³ h-1 、溢流阀压差 Δpd= 53 hPa的 Okta 500 型罗茨泵用于中真空范围。
从下表的pv一列中，我们选择给定的前级压力，从 Hepta 100 的抽速曲线上确定对应的抽速 Sv，从而计算抽气流量: Q=Sv∗pv.
当溢流阀开启前级压力达到56hPa时，可计算得到压缩比
当前级真空压力 ≤ 153 hPa时， K0 从图 2.1 得出。计算罗茨 泵抽速有两种方法:
S1 可从公式 2-5 得出，适用于已开启溢流阀的情况， S2 由 公式 2-6 得出，适用于已关闭溢流阀的情况。当前级压力 接近差压pd时，S1 大于 S2。在计算得到的两个抽速中，较小 值往往是正确的，
我们将其记为 S。使用以下公式获得入口压力:
: 图2.2显示了该泵组的抽速曲线图。
:grayscale(false):format(webp))
图 2.1: 罗茨泵对空气的零流量压缩比
:grayscale(false):format(webp))
图 2.2: 具有 Hepta 100 和 Okta 500 泵组的体积流量(抽速)
Pa / hPa | Pv / hPa | Sv / (m3 / h) | Q / (hPa · m3/ h) | KΔ | K0 | S1 / (m3 / h) | S2 / (m3 / h) | t / h | t / s |
1,000.0000 | 1,053.00 | 90.00 | 94,770.00 | 1.05 | 94.77 | 0.00490 | 17.66 | ||
800.0000 | 853.00 | 92.00 | 78,476.00 | 1.07 | 98.10 | 0.00612 | 22.04 | ||
600.0000 | 653.00 | 96.00 | 62,688.00 | 1.09 | 104.48 | 0.00827 | 29.79 | ||
400.0000 | 453.00 | 100.00 | 45,300.00 | 1.13 | 113.25 | 0.01359 | 48.93 | ||
200.0000 | 253.00 | 104.00 | 26,312.00 | 1.27 | 131.56 | 0.00652 | 23.45 | ||
100.0000 | 153.00 | 105.00 | 16,065.00 | 1.53 | 7.00 | 160.65 | 321.56 | 0.00394 | 14.18 |
50.0000 | 103.00 | 105.00 | 10,815.00 | 2.06 | 13.00 | 216.30 | 382.20 | 0.00608 | 21.87 |
14.9841 | 56.00 | 110.00 | 6,160.00 | 18.70 | 18.00 | 2,053.33 | 411.10 | 0.00822 | 29.58 |
2.5595 | 10.00 | 115.00 | 1,150.00 | 36.00 | 449.30 | 0.01064 | 38.30 | ||
0.2300 | 1.00 | 105.00 | 105.00 | 50.00 | 456.52 | 0.00670 | 24.13 | ||
0.0514 | 0.30 | 75.00 | 22.50 | 46.00 | 437.39 | 0.00813 | 29.27 | ||
0.0099 | 0.10 | 37.00 | 3.70 | 40.00 | 375.17 | 0.00673 | 24.23 | ||
0.0033 | 0.06 | 15.00 | 0.90 | 39.00 | 270.42 | 0.00597 | 21.51 | ||
0.0018 | 0.05 | 5.00 | 0.25 | 37.00 | 135.29 | ||||
抽空时间: 344.94 s | |||||||||
表 2.1: 罗茨机组的抽速和抽空时间
