组合槽干气密封端面结构及密封特性研究
发布时间：2021-04-23 07:46
为了提高非接触式机械密封的密封性能,本文以压缩机干气密封端面为研究对象,提出一种新型组合槽密封端面——由两个开槽深度、径向长度不同,且周向部分重叠的槽组合而成。通过建立其几何模型和数学模型,在雷诺方程的基础上,运用有限差分法对相关公式及参数进行求解;利用MATLAB软件编制相应计算程序,并对模型进行数值计算,得到密封端面结构变化和密封性能变化之间的关系,并和传统槽的密封性能进行了对比。据此,得到了组合槽密封性能的相关规律。通过分析揭示这些规律和密封机理,为此后的密封端面设计和研究提供理论依据和参考。本文得出的具体结论有:1、相比于传统槽,总体上组合槽对端面密封性能有较大的优化作用。较大膜厚状态下,组合槽对密封性能的优化效果比较微弱;在小膜厚状态下,结果显示:组合槽端面压力分布更加合理,并对开启力和刚度均有大幅度的提升效果,组合槽比传统槽的泄漏量有轻微增加,但总体上泄漏量都很微小,组合槽的刚漏比比传统槽有一定提升。2、组合槽短槽与长槽径向比对开启力、泄漏量、刚度和刚漏比影响较大;其中,开启力和刚度最大时的短槽和长槽径向比值为0.7,泄漏量随径向比值的增加而增加,泄漏量在径向比值为0.5左...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1. 本课题研究背景、目的和意义
1.2. 非接触式机械密封的研究现状
1.2.1. 流体静压机械密封
1.2.2. 流体动压机械密封
1.2.2.1. 液体介质流体动压密封
1.2.2.2. 干气密封
2. 机械密封技术原理
2.1. 机械密封的基本结构、作用和特点
2.2. 机械密封的结构种类
2.3. 机械密封的相关参数和性能
2.3.1. 端面流体膜压力
2.3.2. 平衡比
2.3.3. 端面受力方式
2.3.4. PV值
2.3.5. 泄漏量
2.4. 压缩机用干气密封
3. 组合槽干气密封性能研究
3.1. 计算流体力学理论
3.2. 端面密封理论
3.3. 组合槽端面密封模型建立
3.3.1. 模型结构
3.3.2. 端面模型膜厚控制方程
3.4. 密封端面流体控制方程计算
3.4.1. N-S流体运动方程
3.4.2. 雷诺流体控制方程
3.5. 雷诺方程数值计算
3.5.1. 雷诺方程的无量纲化
3.5.2. 求解区域网格划分
3.5.3. 方程离散求解
3.5.4. 边界条件
3.5.5. 收敛条件
3.5.6. 端面密封性能参数计算
3.5.7. MATLAB程序算法流程
3.5.8. 计算流程图
3.6. 本章小结
4. 组合槽与传统槽密封性能对比分析
4.1. 密封端面压力分布情况研究
4.2. 端面流体开启力变化
4.3. 端面流体膜泄漏量变化
4.4. 端面流体膜刚度变化
4.5. 端面流体膜刚漏比变化
4.6. 本章小结
5. 组合槽密封性能优化分析
5.1. 槽径向长度比对密封性能的影响
5.1.1. 径向比对开启力的影响
5.1.2. 径向比对泄漏量的影响
5.1.3. 径向比对流体介质刚度和刚漏比的影响
5.2. 槽的周向宽度比对密封性能的影响
5.2.1. 周向比对开启力的影响
5.2.2. 周向比对泄漏量的影响
5.2.3. 周向比对流体介质刚度和刚漏比的影响
5.3. 组合槽的开槽深度对密封性能的影响
5.3.1. 开槽深度对开启力的影响
5.3.2. 开槽深度对泄漏量的影响
5.3.3. 开槽深度对刚度和刚漏比的影响
5.4. 本章小结
6. 结论与展望
6.1. 研究结论
6.2. 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]干气密封单向螺旋槽及其衍生结构功能演变进展[J]. 彭旭东,宗聪,江锦波. 化工学报. 2017(04)
[2]非接触式机械密封表面开槽技术研究现状[J]. 王衍,于雪梅,卢龙,贺毅强. 液压气动与密封. 2016(11)
[3]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)
[4]接触式中间旋转环式机械密封的结构优化[J]. 王建,刘正林,孟祥坤,杨朋. 润滑与密封. 2016(06)
[5]外驱动式中间旋转环机械密封设计[J]. 翟金垒,王和顺,李明龙,段易东,郭磊. 润滑与密封. 2015(04)
[6]螺旋槽干气密封端面气膜的热力过程[J]. 宋鹏云,产文,焦凤. 排灌机械工程学报. 2014(11)
[7]T型槽干气密封数值分析及槽型优化[J]. 王衍,孙见君,陶凯,马晨波,涂桥安. 摩擦学学报. 2014(04)
[8]MATLAB数值计算方法及其在水力计算中的应用[J]. 岩土力学. 2013(11)
[9]双向干气密封气膜运行特性的数值分析[J]. 刘正先,周越. 工程热物理学报. 2013(08)
[10]动静压混合式气体密封的特性分析[J]. 李双喜,张树强,蔡纪宁,张秋翔. 摩擦学学报. 2011(05)
本文编号：3154934
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1. 本课题研究背景、目的和意义
1.2. 非接触式机械密封的研究现状
1.2.1. 流体静压机械密封
1.2.2. 流体动压机械密封
1.2.2.1. 液体介质流体动压密封
1.2.2.2. 干气密封
2. 机械密封技术原理
2.1. 机械密封的基本结构、作用和特点
2.2. 机械密封的结构种类
2.3. 机械密封的相关参数和性能
2.3.1. 端面流体膜压力
2.3.2. 平衡比
2.3.3. 端面受力方式
2.3.4. PV值
2.3.5. 泄漏量
2.4. 压缩机用干气密封
3. 组合槽干气密封性能研究
3.1. 计算流体力学理论
3.2. 端面密封理论
3.3. 组合槽端面密封模型建立
3.3.1. 模型结构
3.3.2. 端面模型膜厚控制方程
3.4. 密封端面流体控制方程计算
3.4.1. N-S流体运动方程
3.4.2. 雷诺流体控制方程
3.5. 雷诺方程数值计算
3.5.1. 雷诺方程的无量纲化
3.5.2. 求解区域网格划分
3.5.3. 方程离散求解
3.5.4. 边界条件
3.5.5. 收敛条件
3.5.6. 端面密封性能参数计算
3.5.7. MATLAB程序算法流程
3.5.8. 计算流程图
3.6. 本章小结
4. 组合槽与传统槽密封性能对比分析
4.1. 密封端面压力分布情况研究
4.2. 端面流体开启力变化
4.3. 端面流体膜泄漏量变化
4.4. 端面流体膜刚度变化
4.5. 端面流体膜刚漏比变化
4.6. 本章小结
5. 组合槽密封性能优化分析
5.1. 槽径向长度比对密封性能的影响
5.1.1. 径向比对开启力的影响
5.1.2. 径向比对泄漏量的影响
5.1.3. 径向比对流体介质刚度和刚漏比的影响
5.2. 槽的周向宽度比对密封性能的影响
5.2.1. 周向比对开启力的影响
5.2.2. 周向比对泄漏量的影响
5.2.3. 周向比对流体介质刚度和刚漏比的影响
5.3. 组合槽的开槽深度对密封性能的影响
5.3.1. 开槽深度对开启力的影响
5.3.2. 开槽深度对泄漏量的影响
5.3.3. 开槽深度对刚度和刚漏比的影响
5.4. 本章小结
6. 结论与展望
6.1. 研究结论
6.2. 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]干气密封单向螺旋槽及其衍生结构功能演变进展[J]. 彭旭东,宗聪,江锦波. 化工学报. 2017(04)
[2]非接触式机械密封表面开槽技术研究现状[J]. 王衍,于雪梅,卢龙,贺毅强. 液压气动与密封. 2016(11)
[3]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)
[4]接触式中间旋转环式机械密封的结构优化[J]. 王建,刘正林,孟祥坤,杨朋. 润滑与密封. 2016(06)
[5]外驱动式中间旋转环机械密封设计[J]. 翟金垒,王和顺,李明龙,段易东,郭磊. 润滑与密封. 2015(04)
[6]螺旋槽干气密封端面气膜的热力过程[J]. 宋鹏云,产文,焦凤. 排灌机械工程学报. 2014(11)
[7]T型槽干气密封数值分析及槽型优化[J]. 王衍,孙见君,陶凯,马晨波,涂桥安. 摩擦学学报. 2014(04)
[8]MATLAB数值计算方法及其在水力计算中的应用[J]. 岩土力学. 2013(11)
[9]双向干气密封气膜运行特性的数值分析[J]. 刘正先,周越. 工程热物理学报. 2013(08)
[10]动静压混合式气体密封的特性分析[J]. 李双喜,张树强,蔡纪宁,张秋翔. 摩擦学学报. 2011(05)
本文编号：3154934
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