內(nèi)冷式機(jī)械密封泵的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、泵的密封冷卻問題長(zhǎng)期以來都引起人們的不斷思索和改進(jìn)，新技術(shù)不斷替代舊技術(shù)，不斷推動(dòng)著泵的設(shè)計(jì)思路。泵的密封和冷卻問題卻是個(gè)比較復(fù)雜的問題。但是，一項(xiàng)好的技術(shù)卻能夠給泵的密封冷卻問題帶來十分大的收益。因此研究?jī)?nèi)冷式機(jī)械密封泵并找到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案是十分有意義的。本文中，應(yīng)用數(shù)值模擬軟件Fluent對(duì)普通的離心泵和泵軸開孔的內(nèi)冷式機(jī)械密封泵的在運(yùn)行時(shí)的內(nèi)部壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，并通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法對(duì)結(jié)果的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，希

2、望將模擬結(jié)果應(yīng)用到實(shí)際工程當(dāng)中。
　　本文首先從理論的角度闡述了CFD數(shù)值計(jì)算的原理和方法，然后建立二維模型并劃分網(wǎng)格。在設(shè)置了初始條件和邊界條件后，對(duì)普通離心泵以及本文重點(diǎn)研究對(duì)象內(nèi)冷式機(jī)械密封泵進(jìn)行了數(shù)值模擬，最后利用實(shí)驗(yàn)對(duì)模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。本文的具體內(nèi)容及成果如下:
　　1.對(duì)泵軸開孔6mm的內(nèi)冷式機(jī)械密封泵進(jìn)行模擬研究，結(jié)果表明，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，熱源處溫度先上升后下降，然后趨于平穩(wěn)。正是這樣的一個(gè)創(chuàng)新思路開辟了新

3、的內(nèi)冷卻流道，流體在其中循環(huán)，對(duì)熱源處進(jìn)行了冷卻。同時(shí)，冷卻流體還能帶走熱源處的累積的雜質(zhì)。若從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，這樣的設(shè)計(jì)對(duì)增加泵的運(yùn)行壽命起到了不可忽視的作用。
　　2.首先選擇對(duì)普通離心泵和泵軸開孔6mm的內(nèi)冷式機(jī)械密封泵進(jìn)行數(shù)值模擬，分析其壓力分布、速度分布和溫度分布。結(jié)果表明，在冷卻流道內(nèi)，后者的壓力分布相對(duì)平穩(wěn)，速度分布均勻且沒有渦流。同時(shí),從溫度分布看，熱源處的熱量被不斷地帶走。顯然，內(nèi)冷式機(jī)械密封泵要優(yōu)于普通離心泵。

4、>　　3.其次選擇了2臺(tái)內(nèi)冷式機(jī)械密封泵做對(duì)比模擬，1臺(tái)泵軸開孔6mm，另1臺(tái)開孔8mm。兩個(gè)泵的內(nèi)部壓力場(chǎng)分布基本一樣。由于開孔孔徑差距僅為2mm，效果并不是很明顯?？梢酝茰y(cè)，如果開孔孔徑能夠再大一些，效果會(huì)更好。當(dāng)流場(chǎng)穩(wěn)定后，不難看出，盡管在狹長(zhǎng)通道出口側(cè)主流區(qū)這一部分有明顯的渦流，但是在內(nèi)冷卻流道內(nèi)，速度分布十分均勻，這為冷卻流體帶走多余熱量創(chuàng)造了較好的條件。在溫度分布中，兩者的熱源處溫度最高且溫度相當(dāng)，前者溫度在52℃左右，后者