新型自泵送流体动压型机械密封研究

发布时间：2018-05-09 22:28

本文选题：自泵送机械密封 + FLUENT　；参考：《南京林业大学》2016年硕士论文

【摘要】：旋转机械轴端密封的可靠性对于生产过程中装置的安全、使用寿命以及经济效益的最大化十分重要。近年来,随着密封技术的不断进步和发展,出现了一种基于离心泵送原理提出的新型流体动压型机械密—自泵送机械密封。与现有的流体动压型机械密封相比,其具有密封性能优越、抗颗粒干扰能力强、结构简单、安装空间小、无需其他隔离流体供应辅助系统等优点。本文以动压槽分布于动环、进液槽设置于静环的自泵送机械密封为研究对象,利用FLUENT对其端面流场进行数值模拟研究,探讨了槽形结构参数和工况参数对密封性能的影响,同时对特定工况下的槽形结构参数进行了优化,最后对其泄漏特性进行了试验研究。主要研究工作及结论如下:(1)介绍了自泵送机械密封的整体结构、端面结构、工作原理、主要性能参数,并分析了其动环的受力情况,结果表明自泵送机械密封在工作时具有自我调节能力,当受外界扰动时,密封能快速恢复到平衡位置。(2)通过FLUENT软件对自泵送机械密封的端面流场进行了数值模拟,探讨了结构参数(螺旋角α、槽数Ng、螺旋槽深Hg、环槽深H、环槽宽L、槽长坝长比γ、槽台宽比d)和工况参数(压差p、转速n)对密封性能参数的影响规律。同时以大量正交试验数据为基础,分析了结构参数和工况参数对密封性能影响的显著度。结果表明:槽数、槽长坝长比、槽台宽比、压差对开启力和泄漏量影响特别显著;环槽宽对开启力和泄漏量有影响;螺旋角、螺旋槽深、环槽深对开启力和泄漏量影响不显著;转速对泄漏量的影响也特别显著,但对开启力影响并不显著。(3)运用优化设计理论,建立了自泵送机械密封端面结构参数优化设计的数学模型,并利用部分正交多项式回归设计以及规划求解寻优对特定工况下的自泵送机械密封部分结构参数进行了优化,得到了型槽参数的最优组合。结果表明,在压差为0.5MPa、转速为4000rpm的工况下,型槽结构参数取α=22°、Ng=8、γ=0.48、d=0.7、H=0.5mm、Hg=50μm、L=2 mm时,其密封性能是最优的。(4)在机械密封性能试验装置上,对自泵送机械密封泄漏特性试验进行了研究。试验测出的泄漏量与数值模拟结果在一定误差范围内较为吻合,说明本文所建立的自泵送机械密封液膜计算模型是正确的,其数值仿真计算具有参考意义。
[Abstract]:The reliability of the end seal of rotating machinery is very important for the safety , service life and economic benefit of the device during the production process . In recent years , with the continuous progress and development of the sealing technology , a new type of fluid dynamic pressure type mechanical seal - self - pumping mechanical seal based on the principle of centrifugal pump has been developed . The main research work and conclusion are as follows : ( 1 ) The main research work and conclusion are as follows : ( 1 ) The self - regulation ability of the self - pumping mechanical seal is discussed . ( 2 ) The influence of structural parameters ( helix angle 伪 , groove number Ng , spiral groove depth Hg , groove width ratio d ) and working condition parameter ( differential pressure p , rotation speed n ) on the sealing performance parameters was studied by FLUENT software .

【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH136

【参考文献】