收敛锥面型机械密封端面流场研究

发布时间：2019-09-17 14:51

【摘要】：静压式收敛锥面型机械密封主要应用于核主泵中,密封性能的好坏将直接决定核主泵的工作性能。对其密封性能的研究具有重大的意义。本文主要对静压式收敛锥面型机械密封结构的流场进行了分析。建立了流场的数学模型,使用Matlab软件进行了详细的计算分析。同时,采用Fluent软件对密封的流场进行了数值模拟,与理论计算值进行了对比,得到了密封的结构参数(收敛角度、液膜厚度、收敛长度比)对密封性能(开启力、泄漏量、刚度)的影响规律。主要结论如下： (1)在液膜厚度与收敛长度比一定的情况下,收敛角度对端面的压力分布有较大影响。随着收敛角度的增加,端面的压力分布呈近似对数状分布,收敛锥形段的静压效应显现出来；而当收敛角度大于10分后,收敛锥形段的压力趋于平缓,收敛锥形段的静压效应的作用逐渐降低。 (2)当液膜厚度与收敛长度比不变时,随着收敛角度的增加,开启力与泄漏量也随之增加,初始时增加的很快,当收敛角度大于10分后,增加的趋势缓慢下来,而后直至平稳。而刚度初始时迅速增加,在1分左右时达到最大值,而后逐渐的减小,直至平稳。收敛角度取1分到2分之间时,可获得较好的密封性能。 (3)当收敛长度比与收敛角度不变时,随着液膜厚度的增加,开启力逐渐减小,泄漏量近似呈指数状增加,刚度初始时迅速增加,约在4μm时达到最大值。考虑泄漏量的影响,液膜厚度在10μm至20μm之间取值时,可获得较好的密封性能； (4)当液膜厚度与收敛角度不变时,随着收敛长度比的增加,开启力、泄漏量及刚度都随着增加,在初始时增加的较快,当收敛长度比B大于4之后,增加的趋势缓慢下来,而后直至平稳。在收敛长度比在2到3之间取值时,可获得较好的密封性能。 (5)数值模拟的结果与理论计算结果的变化规律基本上一致。由于理论计算过程中忽略了转速带来的影响,数值模拟的结果偏小一些。
【图文】：

机械密封

机械密封结构

机械密封,静压,类型,流体膜

流体静压型机械密封因其静环端面加工的不同形状，可分为如下几种形式，如图1.2所示：a)锥面式；b)四槽式；C)台阶式；d)过平衡式；e)平面式。cSF 、L L 1 L \ La) b) c)囊.A : —I— ......—…—Ld) <^)图1.2静压机械密封类型Fig 1.2 Type of Hydrostatic mechanical seal流体静压式机械密封又因动环不同的加工形状，流体膜层又可分为不同的形状[10]。如图1.3所示。平面收敛流线性收敛流台阶面型流抛物线型流指数曲面流体膜层体膜层体膜层体膜层体膜层图1.3流体膜层的类型Fig. 1.3 Type of fluid film本文所研究的是收敛锥面型流体静压机械密封，，为线性收敛流体膜层。在工作过程中，流体介质从动、静环楔形口处流入，并顺着菜轴流出。由于密封端面形成收敛间隙，引起的流体静压效应使密封端面间形成流体膜，对密封系统进行冷却，同时起到润滑的作用。5
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH136

【参考文献】