機械密封熱力耦合變形及流場分析.pdf

1、機械密封廣泛應(yīng)用在石油、化工、醫(yī)藥、食品、能源等領(lǐng)域的過程設(shè)備當(dāng)中，為了保證其機械設(shè)備運行可靠性和穩(wěn)定性，因此，機械密封在機械設(shè)備當(dāng)中占有重要的地位。機械密封在工作時，由于密封環(huán)之間相對旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生摩擦熱，致使密封端面的溫度升高，造成熱量損耗和產(chǎn)生熱應(yīng)力;由于摩擦副磨損，降低其使用壽命;再者由于機械密封端面受到介質(zhì)壓力、彈簧力和液膜壓力等載荷作用時，使密封端面產(chǎn)生力變形;密封端面受熱力耦合載荷共同作用下，導(dǎo)致密封環(huán)發(fā)生變形，進(jìn)而使密封環(huán)之

2、間的液膜形狀、厚度、壓力、流速等參數(shù)發(fā)生變化，最終影響到泄漏量變化。因此，為了保證機械密封運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和提高密封性，對機械密封環(huán)熱力耦合變形及流場分析非常重要。
　　本文采用有限元ANSYS軟件，對機械密封動環(huán)端面溫度場分布規(guī)律以及溫度場引起的熱變形、受力引起的力變形和熱力耦合變形進(jìn)行分析比較。研究結(jié)果表明:摩擦產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致動環(huán)端面溫度呈梯度分布，隨著半徑增加溫度從高到低;熱變形使動環(huán)端面產(chǎn)生拉伸位移，隨半徑增加變形量減小;受力

3、引起的變形與熱變形趨勢相反，在內(nèi)徑處產(chǎn)生最大壓縮位移，外徑處產(chǎn)生最大拉伸位移;熱力耦合變形介于兩者之間。因此，綜合考慮熱力耦合作用下產(chǎn)生的變形比單獨考慮熱變形和力變形對端面變形量影響較小。
　　在熱力耦合變形分析基礎(chǔ)上，應(yīng)用FLUENT軟件對無變形和熱力耦合變形下液膜特性進(jìn)行比較分析，得出:無論在無變形還是熱力耦合變形下，液膜壓力都隨半徑增加而增大，但熱力耦合變形下的液膜壓力比無變形時液膜壓力小;無論在無變形還是熱力耦合變形下，流