側(cè)入式單端面機(jī)械密封結(jié)構(gòu)熱特性數(shù)值分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、側(cè)入式單端面機(jī)械密封是火電廠煙氣脫硫吸收塔攪拌混合系統(tǒng)的重要組成部分，由于攪拌裝置水平安裝且懸臂較長(zhǎng)，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，軸系存在徑向和軸向的位移與振動(dòng)，從而在機(jī)械密封處形成復(fù)雜的交變載荷，導(dǎo)致機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)端面極易發(fā)生局部高溫和高應(yīng)力、熱裂、磨損加劇等現(xiàn)象，引發(fā)密封失效，嚴(yán)重降低了攪拌裝置的整體使用性能。開展側(cè)入式單端面機(jī)械密封的相關(guān)性能研究，對(duì)深入分析密封失效原因具有重要的實(shí)際工程價(jià)值和理論意義。
　　本文以側(cè)入式單端面機(jī)械密封為研

2、究對(duì)象，考慮密封環(huán)的熱力變形、端面液膜厚度和液膜黏溫特性等的耦合作用，通過(guò)建立密封環(huán)二維軸對(duì)稱有限元模型，開展密封環(huán)的穩(wěn)態(tài)熱力耦合特性、彈簧交變載荷瞬態(tài)耦合特性等理論分析，并進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。首先，考慮密封環(huán)的熱力變形和液膜厚度間的耦合關(guān)系，建立密封環(huán)二維軸對(duì)稱計(jì)算模型，采用整體接觸耦合法，根據(jù)簡(jiǎn)化的雷諾方程并結(jié)合熱傳導(dǎo)方程，求解密封端面液膜壓力和接觸壓力分布及端面溫升，并由此分析不同工況下的密封性能。結(jié)果表明：密封端面最小膜厚位于端面靠

3、近外徑側(cè)位置，此處端面溫度最高，外徑側(cè)微凸體產(chǎn)生直接接觸，接觸壓力也最大；隨著密封壓力、彈簧比壓及定軸轉(zhuǎn)速的增大，泄漏量、摩擦扭矩和密封環(huán)端面溫升均增大。其次，以彈簧交變力作為考察主體，研究交變載荷瞬態(tài)耦合作用下的密封性能。結(jié)果表明：在交變載荷的作用下，密封的端面特性(接觸壓力、溫度等)呈現(xiàn)交變的瞬態(tài)特性。最后，通過(guò)安裝于靜環(huán)各位置處的溫度傳感器對(duì)攪拌動(dòng)載荷作用下的密封環(huán)溫度進(jìn)行了測(cè)量，發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)?dòng)階段溫度發(fā)生“階躍式”增加，穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)后各