乳液設備雙端面機械密封熱力特性及端面改型研究.pdf

1、乳液設備因輸送介質具有溫度較高、高粘度、易燃、易爆、易揮發(fā)和含微小顆粒等特點而大部分采用雙端面機械密封，但在實際應用中，仍經常由于密封運行條件、環(huán)境及輔助系統(tǒng)匹配等方面的因素導致密封早期失效。為此，本文在國家自然科學基金項目（NO.51279067）和航空科學基金項目（NO.201328R3001）的資助下，針對乳液設備雙端面機械密封容易出現(xiàn)端面磨損導致密封失效的實際問題，在進行失效機理分析的基礎上，以乳液 AR201型動態(tài)混合器用雙端

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

3、合器用雙端面機械密封為研究對象，建立熱特性和熱力變形計算模型，模擬分析了輔助沖洗系統(tǒng)參數對密封件溫度分布、熱力變形的影響規(guī)律，提出了改進密封性能的沖洗液參數控制方案。
　?。?）根據乳液雙端面機械密封主密封的運行環(huán)境和端面沖洗液流體替代潤滑的要求，對主密封端面進行螺旋槽改型，改造成非接觸式；對改型后的主密封進行熱力特性模擬分析，同時進行改型前后的密封性能對比。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，對沖洗系

4、統(tǒng)參數的要求明顯降低，節(jié)能效果顯著。
　?。?）基于ANSYS workbench平臺，建立液膜和密封環(huán)雙向流固熱力耦合模型，對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的變化規(guī)律進行研究。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，且沖洗液壓力對變形的影響比溫度更為顯著；與普通熱力特性模擬結果相比，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