变工况下热油泵机械密封动压研究

发布时间：2017-09-13 08:14

  本文关键词：变工况下热油泵机械密封动压研究

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【摘要】：在实际生产中,热油泵机械密封常常会因为变工况的发生而导致密封失效,这样就会对生产安全造成很大的影响。因此有必要研究机械密封的作用原理,掌握密封的作用规律,从而设计合理结构,维持密封的稳定性。现在国内外对机械密封端面动压的研究大多是针对于表面开槽型机械密封,而本文通过理论分析、数值模拟、实验研究对普通接触式机械密封在变工况条件下进行了动压研究,得出了不同工况下各个参数对密封性能的影响。 本文通过编制计算程序,理论上分析了在变工况条件下动压效应的影响因素,得出结论：在靠近密封面中间的位置,密封动压达到最大值；随着动环角位移的增大,动压大致呈正弦分布,而且密封端面的倾斜角不同,动压值也不同。在接近密封面外径或者内径处,密封动压不明显,在密封面中间处动压成分明显。 本文还利用FLUENT和ANSYS软件分别对变工况下机械密封的压力场和温度场进行了数值模拟,得出了不同工况下的压力场和温度场,为实验数据的分析提供了理论基础。 通过实验,得出结论：随着转速和介质压力的增大,密封端面膜压升高,但是介质压力对端面膜压的影响更大,这与数值模拟的结果相符。端面温度受转速、介质压力和介质温度的影响,介质温度对端面温度的数值影响最大,其次是转速,介质压力对端面温度的影响最小。抽空会导致密封端面倾斜开启,这样在动压的影响下,持续抽空过程中,密封面会发生开启-闭合-再开启-再闭合这一具有周期性运动状态的现象。动压的产生导致开启力增大,当开启力大于闭合力时密封面打开。动压的正弦分布规律又使得端面呈周期性不稳定的振荡,这与理论分析的结果相吻合。转速越大,密封腔介质温度越高,抽空发生时,端面的动压效应越明显,抽空过程中的动压所占的比例越大。抽空状态下,动压效应导致压力波动的幅度也较大,此时密封端面很不稳定,密封容易失效。 最后本文提出了变工况导致机械密封产生动压效应造成失效的解决措施,为热油泵持续安全运行提供了理论指导。
【关键词】：机械密封 动压 变工况 抽空
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH136
【目录】：

• 学位论文数据集4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-16
• 符号说明16-17
• 第一章 绪论17-29
• 1.1 机械密封概述17-20
• 1.1.1 机械密封的作用以及地位17
• 1.1.2 机械密封原理以及结构17-20
• 1.2 机械密封涉及的主要参数20-24
• 1.2.1 几何参数20-21
• 1.2.2 力学参数21-23
• 1.2.3 性能参数23-24
• 1.3 机械密封动压效应的研究发展24-28
• 1.3.1 端面流槽产生的流体动压效应25-27
• 1.3.2 温度对流体动压效应的影响27
• 1.3.3 汽化、空化产生的流体动压效应27-28
• 1.4 本文主要研究内容28-29
• 1.4.1 变工况下热油泵机械密封动压效应理论分析28
• 1.4.2 变工况下热油泵机械密封压力场以及温度场的数值模拟28
• 1.4.3 变工况下热油泵机械密封端面动压实验研究28-29
• 第二章 流体动压密封的基础理论29-49
• 2.1 动压密封流体力学基础29-33
• 2.2 密封缝隙模型中的流体流动33-37
• 2.2.1 平行平面间缝隙流动34-36
• 2.2.2 倾斜平面间缝隙流动36-37
• 2.3 流体静压润滑和动压润滑37-40
• 2.3.1 流体静压润滑37-38
• 2.3.2 流体动压润滑38-40
• 2.4 动压型机械密封膜压数值理论研究40-45
• 2.5 变工况下热油泵机械密封端面液膜形态分析45-49
• 第三章 变工况下热油泵机械密封动压效应理论分析49-61
• 3.1 稳定工况下端面受力分析49-50
• 3.2 抽空过程中端面运动状态分析50-53
• 3.2.1 抽空发生瞬时端面液膜变化50-52
• 3.2.2 抽空持续发生时密封端面的变化52-53
• 3.3 抽空持续过程端面动压分析53-59
• 3.3.1 动压理论模型建立53-54
• 3.3.2 理论动压分布规律54-59
• 3.4 抽空结束后端面运动状态59
• 3.5 本章小结59-61
• 第四章 变工况下机械密封液膜压力场数值模拟61-75
• 4.1 平行间隙内液膜压力场61-71
• 4.1.1 建立模型61-62
• 4.1.2 划分网格62-63
• 4.1.3 添加边界条件63
• 4.1.4 导入Fluent求解63-66
• 4.1.5 变工况下液膜压力场变化66-71
• 4.2 收敛间隙内液膜压力场71-74
• 4.2.1 建立模型71-74
• 4.3 平行间隙与收敛间隙液膜压力场对比74
• 4.4 本章小结74-75
• 第五章 变工况下机械密封端面温度场数值模拟75-85
• 5.1 正常工况下机械密封端面温度场数值模拟75-81
• 5.1.1 模拟工况的相关参数75
• 5.1.2 模型建立及网格划分75-76
• 5.1.3 边界条件的设置76-77
• 5.1.4 模拟结果及分析77-81
• 5.2 变工况下机械密封端面温度变化引起的动压81-82
• 5.3 本章小结82-85
• 第六章 变工况下热油泵机械密封动压实验研究85-111
• 6.1 实验装置85-95
• 6.1.1 实验装置满足的工况85
• 6.1.2 实验装置结构85-91
• 6.1.3 实验系统的测试参数91-95
• 6.1.4 实验参数的调节95
• 6.2 采集系统95-98
• 6.2.1 主控界面96
• 6.2.2 数据采集界面96-97
• 6.2.3 控制系统界面97
• 6.2.4 回放系统界面97-98
• 6.3 实验结果及分析98-109
• 6.3.1 未抽空时端面温度分布98-101
• 6.3.2 未抽空时端面压力分布101-102
• 6.3.3 抽空时端面膜压膜厚温度变化102-107
• 6.3.4 变工况导致机械密封产生动压效应造成失效的解决措施107-109
• 6.4 本章小结109-111
• 第七章 结论与展望111-113
• 7.1 论文的主要结论111-112
• 7.2 展望112-113
• 参考文献113-117
• 致谢117-119
• 研究成果及发表的学术论文119-121
• 作者简介121-122
• 附件122-123

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张伟政;俞树荣;王燕;杨环;丁雪兴;;基于CFD的微孔端面机械密封液膜动压分析[J];兰州理工大学学报;2012年03期

2 王胜军,郝木明,张书贵;机械密封温度场计算[J];化工机械;2004年04期

3 赵中;彭旭东;盛颂恩;白少先;李纪云;;多孔扇形分布端面机械密封性能的数值分析[J];化工学报;2009年04期

4 陈小宁;郝木明;;螺旋槽气体润滑机械密封温度场有限元分析[J];机械设计与制造;2007年05期

5 汤占岐;姜国平;;两种动压机械密封性能的对比研究[J];制造业自动化;2012年05期

6 刘雨川,徐万孚,王之栎,沈心敏;气膜端面密封角向摆动自振稳定性[J];机械工程学报;2002年04期

7 周剑锋;顾伯勤;;机械密封环的传热特性分析[J];机械工程学报;2006年09期

8 朱良;朱毅征;李松虎;;动压环槽端面密封的泄漏量影响因素[J];流体机械;1995年01期

9 杨惠霞,顾永泉;高参数深槽热流体动压机械密封特性计算[J];流体机械;1998年08期

10 顾永泉;机械密封的空化和空化边界确定[J];流体机械;1998年12期

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本文编号：842526