热冲击对流体静压型机械密封性能影响的研究.pdf

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1、2010年第38卷第10期流体机械23文章编号：1005～0329(2010)10—0023—06热冲击对流体静压型机械密封性能影响的研究方艳峰，彭旭东，孟祥铠。白少先，盛颂恩(浙江工业大学，浙江杭州310032)摘要：考虑密封介质粘度随压力和温度的变化，建立了流体静压型机械密封的流体润滑理论模型，采用有限差分法对广义Reynolds方程、广义能量方程、热传导方程等控制方程进行耦合求解，获得了介质温度瞬时升高对机械密封温度分布及密封性能参数的影响规律。结果表明，密封介质温度瞬时升高使端面开启力先增大后减小，泄漏率增大，液膜中各点温度值升高，而摩擦力减小，随着时间延长最后各

2、密封性能参数均趋于稳定值；当热惯性系数较小时，开启力和泄漏率初始阶段增大趋势快，摩擦力减小趋势快，对于不同热惯性常数，密封性能参数达到的稳定值不变。关键词：机械密封；流体静压密封；有限差分法；热惯性中图分类号：TB42文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2010．10．005SealPerformanceAnalysisofHydrostaticMechanicalSealduringThermalShockFANGYan—feng，PENGXu-dong，MENGXiang—kai，BAIShao—xian，SHENGSong—el1

3、(ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310032，China)Abstract：Atheoreticalmodeloffluidlubricationispresentedforahydrostaticmechanicalsealbyconsideringthevariationofdynamicviscositytosealedfluidpressureandtemperature．FinitedifferencemethodisusedtogetthecouplingsolutionforthegeneralizedReyn

4、oldsequ'ation，energyequation，thermalconductionequation．Theeffectsoftemperaturetransientrisingofthesealedmediumontemperaturedistributionsandperformanceparametersofsuchamechanicalsealarestudied．Theresultsshowthatwhenthesealedmediumtemperatureincreasessharply，openingforcewillincreaseatfirsta

5、ndthendecreasetoastableval·ue．Accordinglytheleakagewillincreasesuddenly．Thetemperatureprofilesofsealringsandfluidfilmwillalsoincrease，butthefrictiontorquefallssharply．Allthesealingperformanceparameterswillbestableatlast．Themoresmallerthethermalinertiapa—rameteris，themorerapidlyopeningforc

6、eandleakageratewillincrease．Frictionforceisonthecontrary．Thesteadyvaluesofpa—rametersvarywiththethermalinertiaparameters．Keywords：mechanicalseal；hydrostaticmechanicalseal；finitedifferencemethod；thermalinertia1前言时，端面产生热裂；过高温升致使端面间液膜汽化，使密封动态失稳。因此，研究密封介质温度瞬端面带有微米级径向收敛锥度的机械密封是时变升高对密封性能的影响规律，提

7、高核主冷泵一种流体静压型机械密封，具有良好的稳定性和用机械密封的安全性和可靠性具有重要意义。可靠性，是目前核主冷泵轴封的主要型式之～。密封介质温度的升高将会影响密封环温度受循环水量剧烈波动或主冷泵工作状态突变或密场，国内外学者对机械密封温度场及其对密封性封辅助系统故障的影响，密封介质的温度将会瞬能的影响进行了广泛研究。Gabriel通过研究提时升高，严重时会造成下列系列后果：端面间的润出了影响密封环温度场的主要因素，即主轴转速、滑状态恶化，引起端面磨损，泄漏率陡增；密封环密封腔压力、介质粘度及密封环材料等。Etsion产生热变