流体动压型核主泵机械密封腔内流动与传热研究

发布时间：2024-02-18 17:42

　　为研究某型号流体动压型核主泵机械密封流场和温度场的分布规律,使用Pro/E软件建立了机械密封环及密封腔的三维实体模型。采用k-ε湍流模型,基于ANSYS Fluent软件求解了纳维-斯托克斯(N-S)方程和能量方程。研究了密封环生热与密封腔散热的规律。分析了流体流动与温度变化趋势。结果表明:该型核主泵机械密封的压力以密封端面为界,分为高压区和低压区。在密封端面液膜压力由外径到内径逐渐降低。最高温度出现在密封端面处,由密封端面向外温度逐渐降低。液膜粘性剪切热通过密封环的热传导及腔内流体的对流换热作用而带走。机械密封的泵送环强化了端面热量的散失。

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【部分图文】：

图1某流体动压型核主泵机械密封结构示意图

图1为某百万千瓦级核电厂流体动压型核主泵机械密封结构示意图。该机械密封共分3级，每一级密封结构基本相同，且承受相同的压差。本文模型只选取第三级机械密封进行计算分析。在正常运转时，每级机械密封承担5MPa压差。高压介质从入口流入密封腔体，大部分流体从出口1流出。少量流体进入密封端....

图2网格划分

选择k-ε湍流模型，使用求解压力耦合方程组的半隐式方法（SIMPLE算法），对液膜N-S方程、连续性方程、能量方程和固体环的热传导方程进行求解，具体的工况参数如表1所示。直角坐标系下的N-S方程为：

图3密封腔压力分布

由机械密封端面液膜压力分布可知，从外径侧到内径侧，液膜压力迅速降低（图4）。液膜压力在外径侧略低于供给压力，在内径侧略高于出口2压力，但是数值上差别不大。在周向方向上，液膜压力几乎没有变化。这是由于液膜受到动环高速旋转的影响，使得其压力在周向上均匀分布。由图4可以看出，液膜内部的....

图4液膜压力分布

图3密封腔压力分布为了更直观地揭示液膜压力沿径向的变化规律，图5给出了液膜压力变化曲线。

本文编号：3902282