乳液設(shè)備雙端面機(jī)械密封熱力特性及端面改型研究.pdf

1、乳液設(shè)備因輸送介質(zhì)具有溫度較高、高粘度、易燃、易爆、易揮發(fā)和含微小顆粒等特點(diǎn)而大部分采用雙端面機(jī)械密封，但在實(shí)際應(yīng)用中，仍經(jīng)常由于密封運(yùn)行條件、環(huán)境及輔助系統(tǒng)匹配等方面的因素導(dǎo)致密封早期失效。為此，本文在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（NO.51279067）和航空科學(xué)基金項(xiàng)目（NO.201328R3001）的資助下，針對(duì)乳液設(shè)備雙端面機(jī)械密封容易出現(xiàn)端面磨損導(dǎo)致密封失效的實(shí)際問題，在進(jìn)行失效機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，以乳液 AR201型動(dòng)態(tài)混合器用雙端

2、面機(jī)械密封為研究對(duì)象，研究輔助沖洗系統(tǒng)參數(shù)對(duì)密封熱特性及熱力變形特性的影響規(guī)律，并進(jìn)行密封端面改型和流固熱力耦合研究，以期為密封的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供理論參考依據(jù)。論文的主要研究工作及結(jié)論如下：
　?。?）基于機(jī)械密封失效有關(guān)理論和分析方法，分析乳液設(shè)備雙端面機(jī)械密封失效案例，尋求密封失效的主要原因。分析表明：液膜高溫汽化和復(fù)雜工況下不良的端面熱力特性是導(dǎo)致密封端面干摩擦和磨損失效的主要因素。
　?。?）以乳液 AR201型動(dòng)態(tài)混

3、合器用雙端面機(jī)械密封為研究對(duì)象，建立熱特性和熱力變形計(jì)算模型，模擬分析了輔助沖洗系統(tǒng)參數(shù)對(duì)密封件溫度分布、熱力變形的影響規(guī)律，提出了改進(jìn)密封性能的沖洗液參數(shù)控制方案。
　?。?）根據(jù)乳液雙端面機(jī)械密封主密封的運(yùn)行環(huán)境和端面沖洗液流體替代潤滑的要求，對(duì)主密封端面進(jìn)行螺旋槽改型，改造成非接觸式；對(duì)改型后的主密封進(jìn)行熱力特性模擬分析，同時(shí)進(jìn)行改型前后的密封性能對(duì)比。研究表明：改型后主密封性能顯著提升，端面溫升和摩擦扭矩明顯減小，對(duì)沖洗系

4、統(tǒng)參數(shù)的要求明顯降低，節(jié)能效果顯著。
　?。?）基于ANSYS workbench平臺(tái)，建立液膜和密封環(huán)雙向流固熱力耦合模型，對(duì)改型后的主密封端面溫度分布及最大變形量隨沖洗液參數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行研究。研究表明：熱力變形量隨沖洗液壓力和沖洗液溫度的升高而增大，且沖洗液壓力對(duì)變形的影響比溫度更為顯著；與普通熱力特性模擬結(jié)果相比，考慮雙向流固耦合后液膜平均厚度和泄漏量分別減少3.7％和10.2%，端面最高溫度和摩擦扭矩分別增大11.4%和