方向性微孔端面液体密封的理论与实验研究

发布时间：2017-04-14 10:04

  本文关键词：方向性微孔端面液体密封的理论与实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：机械密封表面具有方向性特征的形貌可以改变润滑液膜的流向,对流体产生导向和汇聚作用,并显著提升多孔端面的动压效应,减少密封端面的泄漏和摩擦磨损。针对圆形微孔在低速高压下动压效应较弱的局限性,提出采用不同排布、不同端面形状方向性微孔端面密封进行改善,并进行了有关理论和实验研究。 首先,考虑到密封端面间液膜的空化现象,基于流体润滑理论和质量守恒的JFO空化理论,建立了方向性微孔端面密封的理论模型,定义了方向性微孔几何结构参数和密封性能参数,研究了端面液膜压力场的求解方法,并对计算程序的可靠性进行了验证,确保了后续理论模拟和计算方法的正确性。 其次,基于上述理论模型和计算方法,在不同操作参数和几何结构参数下,对不同排布方式、不同端面形状的方向性微孔端面密封的密封性能进行了对比分析,揭示了方向性微孔产生高动压效应、低泄漏率的机理,并获得了微孔端面密封几何结构参数的优选值。结果表明：在相同操作条件下,相比于圆形微孔,方向性微孔提升了密封端面的流体动压特性,降低了端面泄漏率；其中长方形微孔端面密封的动压效应最显著,菱形微孔端面密封的泄漏率最低,椭圆微孔端面密封的综合性能最佳。 最后,针对兰州石化公司催化剂微球泵用机械密封可靠性低的问题,提出了双列方向性椭圆微孔端面密封新结构和弹簧外置背冷式改进结构,在不同弹簧比压、不同端面形状微孔密封端面和密封介质含一定颗粒浓度下,进行了室内台架试验和现场运转试验。结果表明：双列方向性椭圆微孔能够使密封端面获得最低摩擦扭矩、温升和磨损量,这种新型密封结构能够确保催化剂微球泵长周期稳定运转。 论文研究成果完善了激光加工多孔端面密封的设计理论与方法,为高固含量泵用机械密封的设计提供了重要的理论指导,具有很强的工程实用价值。
【关键词】：动压效应 方向性孔 密封性能 空化 催化剂泵
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH136
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号说明11-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 课题背景及研究意义13-14
• 1.2 液体润滑机械密封研究现状14-19
• 1.2.1 机械密封基础14-15
• 1.2.2 上游泵送机械密封15-16
• 1.2.3 多孔端面机械密封16-19
• 1.3 空化研究现状19-21
• 1.4 存在问题21-22
• 1.5 研究内容22-23
• 第2章 方向性微孔液体润滑机械密封的理论模型23-33
• 2.1 方向性椭圆孔密封端面数学模型23-26
• 2.1.1 几何模型23-24
• 2.1.2 密封结构参数和操作参数定义24
• 2.1.3 控制方程24-26
• 2.2 数值计算方法26-30
• 2.2.1 液体润滑控制方程的离散26-28
• 2.2.2 压力场的求解28-29
• 2.2.3 程序计算流程29-30
• 2.3 密封性能参数30-31
• 2.4 程序的有效性验证31-32
• 2.4.1 差分网格密度31
• 2.4.2 程序可靠性验证31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 不同排布椭圆微孔端面密封性能研究33-41
• 3.1 模型建立33-34
• 3.1.1 几何模型33-34
• 3.1.2 数学模型34
• 3.2 计算结果与讨论34-39
• 3.2.1 膜压分布34-35
• 3.2.2 操作参数对密封性能的影响35-37
• 3.2.3 结构参数对动压密封特性的影响37-39
• 3.3 本章小结39-41
• 第4章 不同形状方向性微孔端面密封性能研究41-53
• 4.1 模型建立41-42
• 4.1.1 几何模型41
• 4.1.2 数学模型41-42
• 4.2 计算结果与讨论42-52
• 4.2.1 膜压分布42-43
• 4.2.2 操作参数对密封性能的影响43-46
• 4.2.3 结构参数对密封性能的影响46-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第5章 方向性微孔端面机械密封实验研究53-67
• 5.1 催化剂泵用机械密封失效分析53-55
• 5.1.1 催化剂泵用机械密封基本参数53-54
• 5.1.2 催化剂泵用机械密封失效状况54
• 5.1.3 催化剂泵用机械密封失效原因54-55
• 5.2 机械密封改造设计55-56
• 5.2.1 密封结构55-56
• 5.2.2 端面结构56
• 5.3 实验装置与测量方法56-60
• 5.3.1 实验台架介绍56-58
• 5.3.2 实验试件制备58-60
• 5.3.3 实验测试方法60
• 5.4 实验方案与步骤60
• 5.4.1 实验方案60
• 5.4.2 密封性能测试实验步骤60
• 5.5 实验结果分析60-65
• 5.5.1 不同弹簧比压端面密封性能的变化规律60-62
• 5.5.2 不同型孔端面密封性能的变化规律62-64
• 5.5.3 颗粒浓度下密封端面摩擦磨损的研究64-65
• 5.6 现场应用65-66
• 5.7 本章小结66-67
• 第6章 结论与展望67-69
• 6.1 完成的主要工作及结论67-68
• 6.2 创新点68
• 6.3 展望68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-75
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果75-76

【参考文献】

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本文编号：305739