核主泵用镶嵌式直线深槽流体动压式机械密封特性研究

《核主泵用镶嵌式直线深槽流体动压式机械密封特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、核主泵用镶嵌式直线深槽流体动压式机械密封特性研究第1章绪论1.1课题背景与意义目前，在全世界范围内，火力发电和水力发电提供的电能，仍然是人类获取电能的主要途径。但无论是火力发电，还是水力发电，其自身都存在很大的缺陷。火力发电是通过燃烧常规能源提供的热量来驱动蒸汽机带动发电机运转进行发电，但燃烧后产生的工业三废会污染环境，而水力发电会对生态环境带来很大的不利影响。在国内，人民曰前正不断受到阴霾天气的侵扰，人们对于无污染、生态平衡的自然环境，也越来越期盼，所以减少环境污染，改变我国现有的能源结构是非常必要的。因此，为了适应社会日益发展的需

2、求和人民对于美好环境迫切的期盼，近年来国内外出现了一些新兴能源，包括核能和太阳能等。但根据目前的技术水平来看，唯有核能技术能够快速高效地改变现有的能源结构。核能不仅具有极高的利用率，而且对环境污染小，不会对生态平衡产生破坏，因此越来越受到人们的重视。目前，我国以秦山核电等核电站为基础，对核反应堆的设计和控制能力日趋成熟，现已完全具备大力发展核电的实力。最近，国家提出了适合我国国情的核电发展规划，规划中对装机总容量和年发电量都提出了明确的要求，在我国大力发展核电事业，有助于改变现有的能源结构，对早日解决困扰我国的阴霾天气也具有重要的意义

3、。核主冷粟(反应堆冷却剂粟，简称RCP)的作用是带动核岛一回路中的冷却剂不断循环流动，从而带走反应堆芯中的热量，传递给二回路的蒸汽发生器。因次，该粟所运输的为高温、高压、高辐射的介质，防止此类介质沿菜轴方向的泄漏以及由此引发的安全问题成为关键。核级粟上常常采用多级串联机械密封来实现粟轴向的密封，对该种密封装置的可靠性要求极高。在核主泉中，机械密封属于易损设备，也较容易出现故障，因机械密封引起的故障在主菜事故中大约占70%以上，所以机械密封作为核级粟的关键设备对核电站的安全、可靠运行起到关键的作用。1.2机械密封概述Metca采用影响系

4、数法研究了动、静环的压力变形，研究发现可以通过改变密封环的结构，合理选择密封材料来提高密封的密封性能。Baheti等采用有限元方法，研究了高参数压缩机机械密封环的机械变形。研宄结果表明，工作压差引起了密封环的力变形，在高压下，密封环的力变形对密封性能影响较大，不容忽略。Gdoust采用边界元法计算机械密封的变形，数值计算了密封环的变形量并与实验值进行了相应的对比，研究发现釆用边界元法能够较好的求解端面变形。Sebastien等考虑热、惯性效应和滴流等影响因素，提出了机械密封的TEHD数值分析模型，通过计算流体膜与密封端面间的热传导，分

5、析了密封环的热变形。研究结果表明，端面变形对密封端面的润滑液膜厚度有着重要的影响。Key等建立了深槽端面密的流-固稱合理论分析模型，采用数值计算方法得到了液膜的压力分布、液膜厚度和泄漏率。研宄发现由于深槽的作用会使密封端面发生波度变形，从而在速度旋转方向的收敛间隙处由于液膜的挤压作用而产生流体动压作用。第2章MSL-MS的理论模型及数值方法2.1几何模型图2-1数值求解计算流程图。首先给定初始膜厚，采用有限差分法求解润滑方程，获得初始液膜的压力分布后，采用商业有限元软件计算动、静环组件过盈配合导致的密封端面的相对变形量；然后，将求解的

6、初始液膜压力赋值到动、静环组件的密封端面，而密封环其它边界条件根据图2-4所示进行相应的设置，利用商用有限元软件求解密封端面的变形量；根据上述两种情况下求解得到的密封端面产生的相对变形量，进而得到动、静环在纯载荷作用下的相对变形量，然后与调整后的初始膜后叠加求得总膜厚/it，任意位置的膜厚由式(2-19)计算。求解出总膜厚之后，判断总膜厚的变化是否在误差范围之内，如果不满足条件要求，则对总膜厚进行调整，进入下一轮循环计算。如果满足要求，则进一步判断开启力和闭合力是否满足误差要求，若不满足要求，则通过调整基本膜厚重新进入新一轮计算，直至

7、两个条件都满足要求，且将相关密封性能参数输出。在数值计算过程中，因SL-MS的流、固稱合计算模型，给出了数学模型的数值计算方法，为后续的理论研究奠定了基础。以端面带有锥度的流体静压型机械密封为例进行CFD计算，验证了有限差分程序的正确性；采用数值解计算过盈量导致的接触面压力，验证了有限元求解过盈量的可行性，最后定义了相关密封性能参数，为后续章节分析密封性能做铺塾。第3章镶嵌式直线深槽机械密封性能研究..........233.1操作参数以及几何参数..........233.2操作参数对密封性能的影响..........243.3组件

8、几何参数对润滑液膜以及密封性能的影响..........283.4镶装过盈量..........353.5本章小结..........39第4章直线深槽结构对机械密封性能的影响..........404.1几何参数...