机械密封用泵效环流场模拟及特性研究
发布时间：2021-03-07 14:24
为提升机械密封的密封性能和使用寿命,防止密封失效,通常会为其配备辅助系统,而系统中使密封液循环流动的关键部件是泵效环,本文以四川日机密封件股份有限公司某型号螺旋式泵效环为研究对象,在建立几何模型和物理模型的基础上,运用Fluent对其内部流场进行数值模拟分析,研究泵效环的压力分布和速度分布规律,并就泵效环的结构参数和工况参数对其泵送性能的影响规律进行研究,揭示出螺旋式泵效环的工作机理和相关泵送规律,为螺旋式泵效环的设计和研究提供一定的理论指导和支撑。主要结论如下:（1）泵效环内流体膜压力分布沿着螺旋槽螺旋方向逐渐增加,压力梯度分布均匀。（2）流体流速由螺旋槽壁面向螺旋槽中心逐渐减小,流体在螺旋槽中心区域出现明显的漩涡流动,速度达到最低。（3）转速和粘度对泵效环的泵送性能具有明显的影响,过低的转速会导致其泵送能力微弱,一般转速应高于2000r/min,且随着转速和粘度的增加,扬程显著提升。（4）螺纹头数、槽深、螺旋长度对泵送性能都有一定的影响,增加螺纹头数,扬程先增大后减小,在10-12头内达到最大,故螺纹头数在10-12头内取值最佳,优先取值12头;增加槽深和螺旋长度,扬程均增大;但太...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
带有泵效环的机械密封示意图
1-静环防转销 2-介质侧静环 3-介质侧动环 4、7-弹簧 5-泵效环 6-轴套8-密封腔外套 9-大气侧动环 10-“O”形圈 11-大气侧静环 12-轴套定位套图 1.2 集装式密封结构图Fig. 1.2 Cartridge seal structure1.2 机械密封及其辅助系统的研究现状1.2.1 国内外机械密封发展概况1885 年机械密封以专利的方式诞生在英国[25-27]，并于 20 世纪初投入使用，简单的端面机械密封成功处理了制造业中的轴封问题，即使功能和结构原理都优于传统的填料密封，但由于材料和加工机床的匮乏，并没有发挥其作用，应用也不多；直至 20世纪 20 年代，随着新材料和新工艺的出现，它才逐渐在冷冻设备上被更多的应用；20世纪 30 年代，因为机械密封的性能有一定的提升，内燃机水泵的轴封逐渐被其所替换；20 世纪 50 年代，随着石化领域的不断发展，对机械密封的要求更高，故而诞生了中间环密封以及平衡型密封；20 世纪 60 年代，机械密封的理论日渐成熟，并且还研制
螺旋式泵效环进行分析，使用泵扬程计算公式进行理论推导螺旋式泵效环的扬程计算公式，并对螺旋式泵效环进行理论研究。2.1 泵效环的分类目前机械密封辅助系统中使用的泵效环主要有两种结构方式，离心式和螺旋式。对于离心式泵效环有半圆槽式、开口槽式和斜孔式等，如图 2.1 所示，斜孔式的设计用于减小密封液的阻力并增大流量，对主轴旋转方向有要求；螺旋式泵效环有内外螺旋配合旋转和仅有外螺旋旋转，如图 2.2 所示，常用后一种，螺旋式泵效环有螺纹旋向要求，使用需要注意。机械密封用冷却辅助系统是根据密封腔体内能利用的空间不同，而选择使用不同结构型式的泵效环：其中，离心式泵效环用于密封腔的轴向距离较小而径向距离较大时；而螺旋式泵效环则与之相反，它是用于密封腔的轴向距离较大而径向距离较小时；倘若密封腔内具有足够的空间，则可任意选择两种泵效环。泵效环通常选用与机械密封结构件相同的材料，当与配合的过渡座静止件间隙较小时，则可选用耐磨性更好的材料，但要考虑材料的耐腐蚀性能[16, 17]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]成品油管道主输泵机械密封失效主要原因分析与对策[J]. 段云跃. 中国设备工程. 2018(01)
[2]适用于幂律流体螺旋密封封液能力近似解析分析[J]. 陈果,宋鹏云. 润滑与密封. 2017(07)
[3]尼龙聚合釜机械密封及辅助系统的研究[J]. 张学刚,陆旭. 石油和化工设备. 2017(06)
[4]机械密封辅助系统中密封液的选择研究[J]. 杨留龙,文明基. 石油化工设备技术. 2015(05)
[5]锥形叶片式泵效环内部流场特性及泵送性能[J]. 宋鹏云,贺鹏程. 排灌机械工程学报. 2015(04)
[6]浅谈密封装置在石化行业的应用[J]. 刘曦泽. 广州化工. 2015(01)
[7]串级密封在常减压装置高危泵上的应用[J]. 刘延军. 炼油与化工. 2014(02)
[8]离心泵机械密封辅助系统工艺改造[J]. 苏杰,高权宝,褚建辉. 中国石油和化工标准与质量. 2013(07)
[9]双端面机械密封使用故障分析[J]. 孙业洞. 机械. 2012(11)
[10]基于ANSYS接触式机械密封热力耦合的研究[J]. 陈汇龙,刘彤,林清龙,刘玉辉,吴荣珍,刘志斌. 流体机械. 2012(07)
博士论文
[1]基于多场耦合效应的剖分式机械密封性能研究[D]. 胡琼.南京林业大学 2016
[2]干气密封螺旋槽润滑气膜的稳、动态特性研究[D]. 丁雪兴.兰州理工大学 2008
[3]干气密封运行状态稳定性的研究[D]. 王和顺.西南交通大学 2006
硕士论文
[1]机械动密封热—固耦合仿真分析与性能优化[D]. 郭晗.重庆大学 2017
[2]适用于幂律流体螺旋结构液膜密封性能研究[D]. 陈果.昆明理工大学 2017
[3]收敛锥形面机械密封端面结构及密封特性研究[D]. 王璞.西华大学 2017
[4]高速泵机械密封多场耦合分析与结构改进[D]. 李定.浙江工业大学 2017
[5]基于温度场分析的水泵机械密封性能优化研究[D]. 张光华.青岛理工大学 2016
[6]单金属密封结构优化及热结构耦合研究[D]. 周权.西南石油大学 2016
[7]高温热油泵机械密封端面温度场及传热特性的研究[D]. 汪宗太.北京化工大学 2015
[8]螺旋密封性能数值分析与参数优化[D]. 杨冰.东北大学 2015
[9]非接触式磁力机械密封性能研究[D]. 李明龙.西华大学 2015
[10]金属橡胶密封件泄漏率分析及试验研究[D]. 张文静.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3069268
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
带有泵效环的机械密封示意图
1-静环防转销 2-介质侧静环 3-介质侧动环 4、7-弹簧 5-泵效环 6-轴套8-密封腔外套 9-大气侧动环 10-“O”形圈 11-大气侧静环 12-轴套定位套图 1.2 集装式密封结构图Fig. 1.2 Cartridge seal structure1.2 机械密封及其辅助系统的研究现状1.2.1 国内外机械密封发展概况1885 年机械密封以专利的方式诞生在英国[25-27]，并于 20 世纪初投入使用，简单的端面机械密封成功处理了制造业中的轴封问题，即使功能和结构原理都优于传统的填料密封，但由于材料和加工机床的匮乏，并没有发挥其作用，应用也不多；直至 20世纪 20 年代，随着新材料和新工艺的出现，它才逐渐在冷冻设备上被更多的应用；20世纪 30 年代，因为机械密封的性能有一定的提升，内燃机水泵的轴封逐渐被其所替换；20 世纪 50 年代，随着石化领域的不断发展，对机械密封的要求更高，故而诞生了中间环密封以及平衡型密封；20 世纪 60 年代，机械密封的理论日渐成熟，并且还研制
螺旋式泵效环进行分析，使用泵扬程计算公式进行理论推导螺旋式泵效环的扬程计算公式，并对螺旋式泵效环进行理论研究。2.1 泵效环的分类目前机械密封辅助系统中使用的泵效环主要有两种结构方式，离心式和螺旋式。对于离心式泵效环有半圆槽式、开口槽式和斜孔式等，如图 2.1 所示，斜孔式的设计用于减小密封液的阻力并增大流量，对主轴旋转方向有要求；螺旋式泵效环有内外螺旋配合旋转和仅有外螺旋旋转，如图 2.2 所示，常用后一种，螺旋式泵效环有螺纹旋向要求，使用需要注意。机械密封用冷却辅助系统是根据密封腔体内能利用的空间不同，而选择使用不同结构型式的泵效环：其中，离心式泵效环用于密封腔的轴向距离较小而径向距离较大时；而螺旋式泵效环则与之相反，它是用于密封腔的轴向距离较大而径向距离较小时；倘若密封腔内具有足够的空间，则可任意选择两种泵效环。泵效环通常选用与机械密封结构件相同的材料，当与配合的过渡座静止件间隙较小时，则可选用耐磨性更好的材料，但要考虑材料的耐腐蚀性能[16, 17]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]成品油管道主输泵机械密封失效主要原因分析与对策[J]. 段云跃. 中国设备工程. 2018(01)
[2]适用于幂律流体螺旋密封封液能力近似解析分析[J]. 陈果,宋鹏云. 润滑与密封. 2017(07)
[3]尼龙聚合釜机械密封及辅助系统的研究[J]. 张学刚,陆旭. 石油和化工设备. 2017(06)
[4]机械密封辅助系统中密封液的选择研究[J]. 杨留龙,文明基. 石油化工设备技术. 2015(05)
[5]锥形叶片式泵效环内部流场特性及泵送性能[J]. 宋鹏云,贺鹏程. 排灌机械工程学报. 2015(04)
[6]浅谈密封装置在石化行业的应用[J]. 刘曦泽. 广州化工. 2015(01)
[7]串级密封在常减压装置高危泵上的应用[J]. 刘延军. 炼油与化工. 2014(02)
[8]离心泵机械密封辅助系统工艺改造[J]. 苏杰,高权宝,褚建辉. 中国石油和化工标准与质量. 2013(07)
[9]双端面机械密封使用故障分析[J]. 孙业洞. 机械. 2012(11)
[10]基于ANSYS接触式机械密封热力耦合的研究[J]. 陈汇龙,刘彤,林清龙,刘玉辉,吴荣珍,刘志斌. 流体机械. 2012(07)
博士论文
[1]基于多场耦合效应的剖分式机械密封性能研究[D]. 胡琼.南京林业大学 2016
[2]干气密封螺旋槽润滑气膜的稳、动态特性研究[D]. 丁雪兴.兰州理工大学 2008
[3]干气密封运行状态稳定性的研究[D]. 王和顺.西南交通大学 2006
硕士论文
[1]机械动密封热—固耦合仿真分析与性能优化[D]. 郭晗.重庆大学 2017
[2]适用于幂律流体螺旋结构液膜密封性能研究[D]. 陈果.昆明理工大学 2017
[3]收敛锥形面机械密封端面结构及密封特性研究[D]. 王璞.西华大学 2017
[4]高速泵机械密封多场耦合分析与结构改进[D]. 李定.浙江工业大学 2017
[5]基于温度场分析的水泵机械密封性能优化研究[D]. 张光华.青岛理工大学 2016
[6]单金属密封结构优化及热结构耦合研究[D]. 周权.西南石油大学 2016
[7]高温热油泵机械密封端面温度场及传热特性的研究[D]. 汪宗太.北京化工大学 2015
[8]螺旋密封性能数值分析与参数优化[D]. 杨冰.东北大学 2015
[9]非接触式磁力机械密封性能研究[D]. 李明龙.西华大学 2015
[10]金属橡胶密封件泄漏率分析及试验研究[D]. 张文静.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3069268
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