SCO 2 动压密封端面流场及变形研究
发布时间：2021-12-10 03:20
动压密封是解决高温高压SCO2密封的较理想密封形式,但若设计不当,由于高温高压高速会导致密封环过大变形而失效。因此,本文采用数值计算与试验相结合的方法针对SCO2动压密封端面流场和变形展开了系统和深入的研究。针对SCO2典型螺旋槽动压密封结构,建立了考虑粘性耗散的SCO2流体膜准确的数值分析模型。分析了密封端面间SCO2流体的温度分布和压力分布,计算了 SCO2动压密封的密封特性参数,并讨论了不同工况条件下密封性能参数的变化规律。结果表明:开启力与转速和压力正相关;泄漏量和开漏比随转速增大变化幅度较小,受压力影响较大;摩擦功耗随转速增加呈指数型增大,随压力增加出现陡增趋势。泄漏量与膜厚正相关,其余密封性能参数均与膜厚负相关。建立了 SCO2密封环数值分析模型,计算了热边界相关参数,分析了密封环的稳态温度场和端面热变形,讨论了不同转速和介质温度下密封端面轴向热变形的变化规律。结果表明密封环达到热平衡后,静环端面轴向热变形比较均匀,变形锥度小;动环端面轴向热变形差异明显,变形锥度较大。动静环端面轴向热变形均与转速和介质温度正相关,静环端面热变形锥度主要受转速影响,介质温度对动环端面热变形锥...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＳＣ〇２布雷顿循环原理图??Ｆｉｇ．１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｂｒａｙｔｏｎ?ｃｙｃｌｅ?ｏｆ?ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ?ｃａｒｂｏｎ?ｄｉｏｘｉｄｅ??
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?第一章绪论???麵??＾?ｚ?ｚ?密封齿??泄漏通道Ｃ＝ｉ?＜＝＞??图１－２迷宫密封结构示意图??Ｆｉｇ．１－２?Ｌａｂｙｒｉｎｔｈ?ｓｅａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｎｕｎ??１．２．２．２碳环密封??丨」??＼碳环，??图１－３碳环密封结构示意图［９］??Ｆｉｇ．１－３?Ｃａｒｂｏｎ?ｒｉｎｇ?ｓｅａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ［９ｌ??碳环密封基本原理是通过碳环与环形轴套间隙达到节流降压作用，进而防止高压??侧介质泄漏到低压侧。碳环内径与轴套之间间隙范围约０．０１？０．０４ｍｍ，并且轴套外面??涂有耐磨层［９］。正常工况下，碳环与转轴存在一定的偏心度，偏心度产生的浮力大小??与碳环重量保持一致，刚好使碳环浮在轴套表面，但又不接触，同时碳环内侧还开有??微槽结构，当介质通过时会形成涡流起到阻封作用。碳环密封结构有整体式、三瓣式、??多瓣式和自补偿式。碳环密封常见的失效形式包括碳环和轴磨损。碳环磨损的原因比??较复杂，可能是装配过程中人为产生磨损，也可能是运转过程中气膜浮力不稳定磨损，??还有可能是设计结构不合理导致碳环与旋转轴接触磨损，碳环一旦磨损，设计的偏心??度就会产生偏差，进而影响整体碳环的浮动效果，造成泄漏量迅速增大。此外，碳环??加工成本高，对于ＳＣ０２轴端密封严格要求泄漏率的密封场合，更换周期较短，维修??费用较高［１？１３］。??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温介质机械密封温度场分析[J]. 姚黎明,郑国运,沈宗沼,李香. 液压气动与密封. 2019(11)
[2]国内能源利用现状研究及热泵技术前景展望[J]. 伍赛特. 资源节约与环保. 2019(09)
[3]超临界二氧化碳旋转机械动密封技术研究进展[J]. 李志刚,袁韬,方志,李军. 热力透平. 2019(03)
[4]近临界区CO2物性预测模型对比与修正[J]. 章聪,江锦波,彭旭东,赵文静,李纪云. 化工学报. 2019(08)
[5]二氧化碳压缩机碳环密封泄漏原因分析及处理措施[J]. 于杰鹏. 大氮肥. 2019(01)
[6]超临界二氧化碳发电系统研究进展[J]. 赵煜,董自春,张羽,赵静. 热能动力工程. 2019(01)
[7]表面粗糙度对液膜润滑动压型机械密封性能的影响[J]. 陈汇龙,张培林,孙冬冬,陈妙妙,吴远征. 排灌机械工程学报. 2020(02)
[8]螺杆式压缩机碳环密封国产化改造[J]. 秦涛,王云飞,姬小朋,严慧玲. 石油化工设备. 2018(02)
[9]锯齿形螺旋槽干气密封性能的数值模拟[J]. 宋鹏云,邓成香. 排灌机械工程学报. 2016(12)
[10]螺旋槽结构参数对干气密封动态特性的影响研究[J]. 陈源,彭旭东,李纪云,江锦波. 摩擦学学报. 2016(04)
硕士论文
[1]深海机械密封端面变形及辅助密封圈性能研究[D]. 李龙.青岛科技大学 2019
[2]螺旋槽干气密封气膜润滑摩擦特性研究[D]. 徐洁.兰州理工大学 2019
[3]超临界二氧化碳布雷顿循环系统动态特性研究[D]. 祝燕.华北电力大学 2018
[4]有机朗肯循环系统（火用）环境及能值分析[D]. 丁洋.重庆大学 2017
[5]考虑粘温效应的液膜密封变形分析及优化设计[D]. 袁艳艳.中国石油大学(华东) 2015
[6]螺旋槽干气密封端面气膜热效应研究[D]. 产文.昆明理工大学 2015
[7]高速高压气膜密封变形与控制研究[D]. 王冲.中国石油大学(华东) 2014
[8]干气密封槽型对气动参数影响的研究[D]. 周越.天津大学 2012
[9]T型槽干气密封热变形分析与优化[D]. 李娜.西华大学 2009
[10]单列双向螺旋槽干气密封的性能研究[D]. 冷晓静.中国石油大学 2009
本文编号：3531810
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＳＣ〇２布雷顿循环原理图??Ｆｉｇ．１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｂｒａｙｔｏｎ?ｃｙｃｌｅ?ｏｆ?ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ?ｃａｒｂｏｎ?ｄｉｏｘｉｄｅ??
?第一章绪论???麵??＾?ｚ?ｚ?密封齿??泄漏通道Ｃ＝ｉ?＜＝＞??图１－２迷宫密封结构示意图??Ｆｉｇ．１－２?Ｌａｂｙｒｉｎｔｈ?ｓｅａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｎｕｎ??１．２．２．２碳环密封??丨」??＼碳环，??图１－３碳环密封结构示意图［９］??Ｆｉｇ．１－３?Ｃａｒｂｏｎ?ｒｉｎｇ?ｓｅａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ［９ｌ??碳环密封基本原理是通过碳环与环形轴套间隙达到节流降压作用，进而防止高压??侧介质泄漏到低压侧。碳环内径与轴套之间间隙范围约０．０１？０．０４ｍｍ，并且轴套外面??涂有耐磨层［９］。正常工况下，碳环与转轴存在一定的偏心度，偏心度产生的浮力大小??与碳环重量保持一致，刚好使碳环浮在轴套表面，但又不接触，同时碳环内侧还开有??微槽结构，当介质通过时会形成涡流起到阻封作用。碳环密封结构有整体式、三瓣式、??多瓣式和自补偿式。碳环密封常见的失效形式包括碳环和轴磨损。碳环磨损的原因比??较复杂，可能是装配过程中人为产生磨损，也可能是运转过程中气膜浮力不稳定磨损，??还有可能是设计结构不合理导致碳环与旋转轴接触磨损，碳环一旦磨损，设计的偏心??度就会产生偏差，进而影响整体碳环的浮动效果，造成泄漏量迅速增大。此外，碳环??加工成本高，对于ＳＣ０２轴端密封严格要求泄漏率的密封场合，更换周期较短，维修??费用较高［１？１３］。??３??
?第一章绪论???麵??＾?ｚ?ｚ?密封齿??泄漏通道Ｃ＝ｉ?＜＝＞??图１－２迷宫密封结构示意图??Ｆｉｇ．１－２?Ｌａｂｙｒｉｎｔｈ?ｓｅａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｎｕｎ??１．２．２．２碳环密封??丨」??＼碳环，??图１－３碳环密封结构示意图［９］??Ｆｉｇ．１－３?Ｃａｒｂｏｎ?ｒｉｎｇ?ｓｅａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ［９ｌ??碳环密封基本原理是通过碳环与环形轴套间隙达到节流降压作用，进而防止高压??侧介质泄漏到低压侧。碳环内径与轴套之间间隙范围约０．０１？０．０４ｍｍ，并且轴套外面??涂有耐磨层［９］。正常工况下，碳环与转轴存在一定的偏心度，偏心度产生的浮力大小??与碳环重量保持一致，刚好使碳环浮在轴套表面，但又不接触，同时碳环内侧还开有??微槽结构，当介质通过时会形成涡流起到阻封作用。碳环密封结构有整体式、三瓣式、??多瓣式和自补偿式。碳环密封常见的失效形式包括碳环和轴磨损。碳环磨损的原因比??较复杂，可能是装配过程中人为产生磨损，也可能是运转过程中气膜浮力不稳定磨损，??还有可能是设计结构不合理导致碳环与旋转轴接触磨损，碳环一旦磨损，设计的偏心??度就会产生偏差，进而影响整体碳环的浮动效果，造成泄漏量迅速增大。此外，碳环??加工成本高，对于ＳＣ０２轴端密封严格要求泄漏率的密封场合，更换周期较短，维修??费用较高［１？１３］。??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温介质机械密封温度场分析[J]. 姚黎明,郑国运,沈宗沼,李香. 液压气动与密封. 2019(11)
[2]国内能源利用现状研究及热泵技术前景展望[J]. 伍赛特. 资源节约与环保. 2019(09)
[3]超临界二氧化碳旋转机械动密封技术研究进展[J]. 李志刚,袁韬,方志,李军. 热力透平. 2019(03)
[4]近临界区CO2物性预测模型对比与修正[J]. 章聪,江锦波,彭旭东,赵文静,李纪云. 化工学报. 2019(08)
[5]二氧化碳压缩机碳环密封泄漏原因分析及处理措施[J]. 于杰鹏. 大氮肥. 2019(01)
[6]超临界二氧化碳发电系统研究进展[J]. 赵煜,董自春,张羽,赵静. 热能动力工程. 2019(01)
[7]表面粗糙度对液膜润滑动压型机械密封性能的影响[J]. 陈汇龙,张培林,孙冬冬,陈妙妙,吴远征. 排灌机械工程学报. 2020(02)
[8]螺杆式压缩机碳环密封国产化改造[J]. 秦涛,王云飞,姬小朋,严慧玲. 石油化工设备. 2018(02)
[9]锯齿形螺旋槽干气密封性能的数值模拟[J]. 宋鹏云,邓成香. 排灌机械工程学报. 2016(12)
[10]螺旋槽结构参数对干气密封动态特性的影响研究[J]. 陈源,彭旭东,李纪云,江锦波. 摩擦学学报. 2016(04)
硕士论文
[1]深海机械密封端面变形及辅助密封圈性能研究[D]. 李龙.青岛科技大学 2019
[2]螺旋槽干气密封气膜润滑摩擦特性研究[D]. 徐洁.兰州理工大学 2019
[3]超临界二氧化碳布雷顿循环系统动态特性研究[D]. 祝燕.华北电力大学 2018
[4]有机朗肯循环系统（火用）环境及能值分析[D]. 丁洋.重庆大学 2017
[5]考虑粘温效应的液膜密封变形分析及优化设计[D]. 袁艳艳.中国石油大学(华东) 2015
[6]螺旋槽干气密封端面气膜热效应研究[D]. 产文.昆明理工大学 2015
[7]高速高压气膜密封变形与控制研究[D]. 王冲.中国石油大学(华东) 2014
[8]干气密封槽型对气动参数影响的研究[D]. 周越.天津大学 2012
[9]T型槽干气密封热变形分析与优化[D]. 李娜.西华大学 2009
[10]单列双向螺旋槽干气密封的性能研究[D]. 冷晓静.中国石油大学 2009
本文编号：3531810
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