核主泵用流体动压型机械密封热弹流效应理论研究

发布时间：2017-09-05 11:16

  本文关键词：核主泵用流体动压型机械密封热弹流效应理论研究

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【摘要】：机械密封技术是核主泵的关键技术之一,密封的稳定性和可靠性直接影响到核主泵的长期安全运行。主泵密封受到高压作用发生力变形,粘性剪切摩擦热引起端面热变形,改变密封端面温度场,如果温度过高,液膜粘度降低,端面变形过大,泄漏率增大,甚至会引起液膜汽化,严重影响密封性能。因此探索密封系统传热规律,预测并分析端面变形,对于提高机械密封的使用寿命,开发机械密封新产品都有重要的指导意义。本文首先以半圆形深槽流体动压型单级机械密封为研究对象,考虑流体粘温效应,建立了三维稳态热流固耦合有限元模型,简化能量方程,建立了热弹流润滑问题的控制方程。其次,建立了由流体域及密封环组成的二维轴对称的共轭传热有限元模型,计算了对应密封边界的对流换热系数。在此基础上,不考虑端面变形情况下,分析密封系统传热规律,研究操作参数对温度场的影响规律。最后,基于端面热弹流变形理论、润滑与密封等理论,计算密封端面变形,分析热弹性变形情况下的温度场,同时研究操作参数及槽型结构尺寸对密封温度及密封性能的影响。结果表明,共轭传热法求解得到的对流换热系数较好的反映了对流换热作用的变化规律,考虑端面弹性变形时,由深槽结构引起的端面周向波度以及温度的不均匀分布程度均变大,并随着转速、压力以及型槽结构尺寸的增大而变大,摩擦系数降低,对密封性能影响显著。
【关键词】：核主泵 机械密封 流体动压 三维稳态 热流固耦合 周向波度
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH136
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 符号说明8-13
• 第1章 绪论13-25
• 1.1 课题背景与意义13-15
• 1.2 核主泵用流体动压型机械密封概述15-17
• 1.3 核主泵用流体动压型机械密封研究现状17-23
• 1.3.1 机械密封端面变形研究19-21
• 1.3.2 机械密封温度场的研究21-23
• 1.4 研究内容23-25
• 第2章 流体动压型机械密封热流固耦合模型25-36
• 2.1 几何模型25-26
• 2.2 控制方程26-28
• 2.2.1 广义Reynolds方程26-27
• 2.2.2 粘度计算方程27
• 2.2.3 流体速度方程27-28
• 2.2.4 能量方程28
• 2.3 共轭传热有限元模型28-31
• 2.3.1 几何模型29
• 2.3.2 边界条件29-31
• 2.4 热流固耦合有限元模型31-34
• 2.4.1 力边界条件31-33
• 2.4.2 热边界条件33-34
• 2.5 密封性能参数34-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第3章 流体动压型机械密封热效应的理论研究36-46
• 3.1 密封端面几何结构、材料及计算参数36-38
• 3.1.1 几何结构36-37
• 3.1.2 材料及计算参数37-38
• 3.2 热效应研究计算流程38-39
• 3.3 共轭传热法计算对流换热系数39-41
• 3.4 密封环温度场的数值模拟41-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第4章 流体动压型机械密封热弹流效应的理论研究46-61
• 4.1 热弹流效应的计算模型与计算参数46-47
• 4.1.1 几何结构46-47
• 4.1.2 材料及计算参数47
• 4.2 研究计算流程47-49
• 4.3 计算结果及讨论分析49-59
• 4.3.1 流体动压型机械密封热弹性变形结果及分析49-50
• 4.3.2 操作参数的影响50-56
• 4.3.3 端面结构参数的影响56-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第5章 结论与展望61-63
• 5.1 结论61-62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 攻读硕士期间参加的科研项目和成果68

【共引文献】

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1 王东亮;;干气密封在富气压缩机上的应用[J];安庆科技;2009年02期

2 刘君;;冷轧酸轧线轧机张力测量辊的改造[J];包钢科技;2008年06期

3 肖丙喜;赵惠清;温林荣;;高压钢粒子输送装置输送性能及密封结构分析[J];北京化工大学学报(自然科学版);2010年04期

4 魏龙;常新中;张鹏高;;机械密封磨合过程软质环端面形貌变化的分形表征[J];中国表面工程;2011年05期

5 颜少平;胡剑波;;某型液压升降装置拉缸机理分析和改进措施[J];船舶工程;2008年05期

6 陈汇龙;林清龙;彭正东;王强;李雯瑜;吴荣珍;;船舶艉轴机械密封的热-热应力耦合研究[J];船舶工程;2011年06期

7 许振石;樊军;;现代密封技术概述[J];传动技术;2010年04期

8 顾惠松,杨胜强;新型热磨机的机械密封技术[J];人造板通讯;2004年11期

9 蔡学君;;浅析机械密封在水泵中应用[J];科技创新与应用;2012年09期

10 贾允;高欣;;回龙电站水泵水轮机主轴密封设计计算[J];大电机技术;2010年01期

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1 章易程;齿轮乏油传动的摩擦学研究[D];中南大学;2011年

2 申凤君;X射线荧光测井关键技术研究[D];成都理工大学;2011年

3 钱双庆;表面织构电解加工技术的基础研究与应用[D];南京航空航天大学;2011年

4 王维民;离心压缩机轴位移故障自愈调控及密封改进增效技术研究[D];北京化工大学;2006年

5 苏华;指尖密封结构和性能的设计分析与试验研究[D];西北工业大学;2006年

6 丁雪兴;干气密封螺旋槽润滑气膜的稳、动态特性研究[D];兰州理工大学;2008年

7 严国平;船用艉轴机械密封热—结构特性数值分析[D];武汉理工大学;2008年

8 宫燃;传动装置动密封失效分析及试验研究[D];浙江大学;2009年

9 杨富春;复式行星排动力特性及其止推垫圈磨损特性研究[D];浙江大学;2009年

10 万轶;表面织构与合金化改善密封材料摩擦学性能研究[D];南京理工大学;2008年

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本文编号：797646