考虑粘温效应的液膜密封变形分析及优化设计

《考虑粘温效应的液膜密封变形分析及优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：TB42单位代码：10425学号：Z12030165考虑粘温效应的液膜密封变形分析及优化设计DeformationAnalysisandOptimizationDesignofLiquidFilmSealConsideringtheViscosity-TemperatureEffect学科专业：动力工程研究方向：化工过程机械作者姓名：袁艳艳校内导师：朱全民教授郝木明教授现场导师：赵东高级工程师二〇一五年五月DeformationAnalysisandOptimizationDesignofLiquidFilm

2、SealConsideringtheViscosity-TemperatureEffectAThesisSubmittedfortheDegreeofEngineeringMasterCandidate：YuanYanyanSupervisor：Prof.ZhuQuanminProf.HaoMumingCollegeofChemicalEngineeringChinaUniversityofPetroleum(EastChina)关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作

3、所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中己经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人己经发表或撰写的研宄成果，也不包含本人或他人为获得中国石油一大学（华东）或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我同工作的同志对研宄所做的任何贡献均己在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：曰期年彡月％曰摘要对于高温、高压、高速等高参数机械密封，密封环在载荷作用下不可避免地会产生严重的力变形和热变形。由于端面间流体膜厚度只有微米级，即使很

4、小的变形也会对密封工作稳定性产生重要影响。因此，研究高参数工况下密封环的力变形、热变形及力热耦合变形具有非常重要的意义。本文以高温热油泵为研究对象，计算主密封动静环的力热耦合变形，并根据计算结果制定控制密封环变形的有效措施，为工程实践提供参考。本文计算模型的内外径温差200℃，忽略粘温效应会导致计算结果误差较大，因此本文是在考虑粘温效应的前提下研究动静环端面间的流场、温度场、密封环力热耦合变形以及密封环在力热耦合变形下产生的应力，同时计算了密封环端面上的径向锥度和周向波度，分析了阻塞流体压力、主轴转速以及内外径温差等对密

5、封环变形的影响。计算结果表明：动环端面产生发散的负锥度变形，静环沿着外径到内径的方向上先产生发散的负锥度变形，到达螺旋槽底部开始发生转变，变为收敛的正锥度变形，但静环端面的平均变形锥度仍为负值；周向波度相比于径向锥度要小的多，可以忽略不计；动环最大应力位于动环与动环座的接触位置处，静环最大应力位于静环与卡环接触面以及静环外径与密封圈的接触面上，动静环内部的应力分布比较均匀；阻塞流体压力对动静环的耦合变形影响不大，而转速和内外径温差增大会使动静环的力热耦合变形增大。根据力热耦合变形的计算结果，基于密封环平行平面原则，主要从

6、密封环材料、密封环结构形状（包括密封环的轴向长度和径向宽度）以及开发密封环新结构等方面提出密封环变形控制措施，为高温油泵密封的优化设计提供参考指导。计算结果表明：为了控制密封环变形，要选取弹性模量大、导热系数大且热膨胀系数小的材料；增大动静环的轴向长度可以减小变形；通过在动环上开圆柱孔，将一部分阻塞流体引出使之重新回到内径侧，可以起到明显降低动静环变形的目的。关键词：液膜密封，耦合变形，粘温效应，变形控制iDeformationAnalysisandOptimizationDesignofLiquidFilmSealCo

7、nsideringtheViscosity-TemperatureEffectYuanYanyan(PowerEngineering)DirectedbyProf.HaoMumingAbstractForhigh-temperature,high-pressureandhigh-speedmechanicalseal,sealingringwillinevitablyproduceseriousforcedeformationandthermaldeformation.Becausethefluidfilmthickne

8、ssbetweenthesealfaceisonlymicrongrade,evensmalldeformationcanproduceimportantinfluenceonthesealingperformanceandworkingstability.Soresearchingtheforcedeformati