T型槽干气密封热变形分析与优化

发布时间：2020-07-09 07:26

【摘要】： 随着工业的高速发展,密封的工作状况趋于高温、高速、高压,在实际应用中,不可避免的会出现密封失效。造成密封失效的原因很多,密封端面变形就是主要原因之一,而热变形又是端面变形的主导因素。为了探究哪些设计因素导致了端面热变形及其影响程度,以某合成气压缩机T型槽干气密封为例进行分析研究。 首先结合国内外相关资料,分析密封环温度场、密封环变形、密封环耦合、密封环优化等方面的研究进展与研究方法,从而确定本文的研究方案;通过热、结构及耦合等理论分析,确定本文的计算研究方法。 应用有限元分析法,通过热平衡分析和模型简化,建立稳态T型槽干气密封动、静环温度场模型,应用数值分析方法对密封环温度场进行求解,获得温度分布规律;通过对密封环温度场的研究,进而求解干气密封动、静环的热-结构耦合变形,获得热变形规律;通过68组密封环端面热变形的仿真实验,分析密封环的工况参数、材料参数、结构参数对动静环端面轴向热变形量、变形锥度、变形曲度等影响,并找出影响热变形的主要因素;讨论了干气密封环的优化方法,基于动静环热变形补偿理论,提出了优化方案,并将优化后的密封环重新进行热变形分析,其结果证明了这种优化方案的可行性。 通过对T型槽干气密封动静环热变形的深入研究,得到一些普遍性的规律,为气体端面密封的设计和优化提供了理论依据,并为后续的密封瞬态分析、多场耦合分析、优化设计等研究工作打下坚实基础。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH136
【图文】：

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西华大学硕1学位论文失效。密封环端面的变形锥度有零锥度、正锥度、负锥度三种，如图3一l所示。泄翻方问落澎拭飞公公汤玫挤燕改气}厂f纷丙勺户泌漏介!侧、一刃几广协卜汰瓜袅)，万}认甸拼‘矛一笠己燕?夔二!瑟零锥度(锥度=0)正锥度(锥度>0)负锥度(锥度<0) F19.3一 1Sea]deformationeonieir}diagram图3一1密封环变形锥度不意图正锥度就是密封端面变形使气膜厚度沿泄露方向进行收敛。收敛的气膜可以增加气膜刚度和开启力，进而增加密封的稳定性。负锥度就是密封端面变形使气膜厚度沿泄露方向发散。发散的气膜会降低气膜刚度，进而破坏密封的稳定性，应尽力避免。正锥度和负锥度都会导致泄露量的增加。零锥度就是密封端面互相平行，是保持密封稳定性的最佳状态。负穴交小一___.~病亥一炭兰/·厂一、月、一”J。·‘J_’·通眨:厂~一一引.向交矜Fig.3一 2Positive们 egativedeformationdiagramofsealendfaee图3一2密封端面正负变形示意图一般为了计算方便，在计算中还规定了密封环变形的正负。如图3一2所示。正向变形即变形后的端面超出平行时端面。负向变形即变形后的端面低27

西华大学硕1学位论文失效。密封环端面的变形锥度有零锥度、正锥度、负锥度三种，如图3一l所示。泄翻方问落澎拭飞公公汤玫挤燕改气}厂f纷丙勺户泌漏介!侧、一刃几广协卜汰瓜袅)，万}认甸拼‘矛一笠己燕?夔二!瑟零锥度(锥度=0)正锥度(锥度>0)负锥度(锥度<0) F19.3一 1Sea]deformationeonieir}diagram图3一1密封环变形锥度不意图正锥度就是密封端面变形使气膜厚度沿泄露方向进行收敛。收敛的气膜可以增加气膜刚度和开启力，进而增加密封的稳定性。负锥度就是密封端面变形使气膜厚度沿泄露方向发散。发散的气膜会降低气膜刚度，进而破坏密封的稳定性，应尽力避免。正锥度和负锥度都会导致泄露量的增加。零锥度就是密封端面互相平行，是保持密封稳定性的最佳状态。负穴交小一___.~病亥一炭兰/·厂一、月、一”J。·‘J_’·通眨:厂~一一引.向交矜Fig.3一 2Positive们 egativedeformationdiagramofsealendfaee图3一2密封端面正负变形示意图一般为了计算方便，在计算中还规定了密封环变形的正负。如图3一2所示。正向变形即变形后的端面超出平行时端面。负向变形即变形后的端面低27

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