本文關(guān)鍵詞：向心透平干氣密封結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)性能的影響研究

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【摘要】：隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),人們對(duì)工業(yè)密封的要求也越來(lái)越嚴(yán)格,因此干氣密封技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。干氣密封是一種新型的流體動(dòng)壓型非接觸式機(jī)械密封,屬于機(jī)械密封表面改形技術(shù)。它的出現(xiàn)解決了長(zhǎng)期以來(lái)機(jī)械密封不能干運(yùn)轉(zhuǎn)的問(wèn)題。干氣密封具有無(wú)磨損、功耗小、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、泄漏小等優(yōu)點(diǎn)。目前,國(guó)外對(duì)干氣密封的基礎(chǔ)研究已經(jīng)比較成熟,并在石化行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。我國(guó)對(duì)干氣密封的研究起步較晚,相對(duì)國(guó)外有著很大的差距,干氣密封產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口。因此,對(duì)干氣密封技術(shù)進(jìn)行研究對(duì)提高我國(guó)密封技術(shù)整體水平有著很重大的意義和價(jià)值。本文以低溫余熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)臺(tái)中向心透平為研究對(duì)象,對(duì)其軸端干氣密封的密封性能進(jìn)行研究。主要工作內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)在對(duì)螺旋槽干氣密封的工作原理、受力情況、主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù)進(jìn)行綜合分析研究的基礎(chǔ)上,引入了剛漏比的概念作為綜合評(píng)價(jià)螺旋槽干氣密封密封性能的指標(biāo),并根據(jù)各結(jié)構(gòu)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)取值范圍和公式,參考已有的螺旋槽干氣密封結(jié)構(gòu),對(duì)用于低溫余熱發(fā)電試驗(yàn)臺(tái)向心透平用軸端干氣密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。(2)采用Solidworks軟件建立了螺旋槽干氣密封端面氣膜的三維模型,并對(duì)其采用Fluent進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了流場(chǎng)的壓力分布、泄漏量和剛度。將模擬結(jié)果與文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,證明了模擬方法的正確性。(3)對(duì)向心透平軸端干氣密封進(jìn)行了數(shù)值模擬,改變結(jié)構(gòu)參數(shù),得出了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下干氣密封的泄漏量、開啟力等,分析了干氣密封結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)密封性能的影響。結(jié)果表明:槽數(shù)對(duì)螺旋槽干氣密封的密封性能基本沒有影響,而槽堰寬比、槽長(zhǎng)壩長(zhǎng)比、膜厚和槽深對(duì)密封性能的影響很大。螺旋槽干氣密封的密封性能在螺旋角α=15°、槽堰寬比λ=0.4、槽長(zhǎng)壩比γ=0.5、槽深hg=2μm時(shí)達(dá)到最優(yōu)。而膜厚越小時(shí)螺旋槽干氣密封密封性能越好,但考慮到實(shí)際情況,膜厚取1μm作為最優(yōu)值。(4)建立了幾種不同結(jié)構(gòu)的槽形,并通過(guò)Fluent模擬對(duì)不同槽形干氣密封密封端面間的壓力分布、開啟力、泄漏量、剛度等密封性能進(jìn)行了分析對(duì)比。結(jié)果表明:螺旋槽開啟力最大、泄漏量較小、剛度和剛漏比相對(duì)較大,各種性能參數(shù)都比較優(yōu)異,適用于絕大部分干氣密封;尾翼螺旋槽各項(xiàng)性能參數(shù)都比較中等,各項(xiàng)性能參數(shù)都低于螺旋槽,且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,綜合性能不如螺旋槽;聯(lián)通螺旋槽剛度和剛漏比最大、開啟力和泄漏量相對(duì)較大,比較適用于對(duì)泄漏量要求不高、對(duì)剛度要求比較高的干氣密封;雙螺旋槽開啟力、剛度和剛漏比相對(duì)最小,抗干擾能力較弱,但其泄漏量遠(yuǎn)小于其他槽形,而且其性能參數(shù)受轉(zhuǎn)速影響較小,適用于對(duì)泄漏量要求比較嚴(yán)格的場(chǎng)合。
【關(guān)鍵詞】：干氣密封 螺旋槽 數(shù)值模擬 Fluent
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM617;TB42
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 國(guó)外干氣密封研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)干氣密封研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 干氣密封的研究意義與發(fā)展趨勢(shì)16
• 1.4 本課題的來(lái)源及研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.5 小結(jié)17-19
• 2 干氣密封原理及參數(shù)設(shè)計(jì)19-33
• 2.1 流體動(dòng)壓潤(rùn)滑19-20
• 2.2 干氣密封的基本結(jié)構(gòu)和工作原理20-22
• 2.2.1 基本結(jié)構(gòu)20-21
• 2.2.2 工作原理21-22
• 2.3 干氣密封的受力分析22-24
• 2.4 干氣密封的布置形式24-25
• 2.5 干氣密封的主要結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)25-29
• 2.5.1 密封端面動(dòng)壓槽形的選擇25-26
• 2.5.2 密封端面主要幾何參數(shù)的設(shè)計(jì)26-28
• 2.5.3 干氣密封的主要性能參數(shù)28-29
• 2.5.4 向心透平軸端干氣密封結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)29
• 2.6 氣膜連續(xù)性及流動(dòng)狀態(tài)的判定29-31
• 2.6.1 氣膜連續(xù)性的判定29-30
• 2.6.2 流動(dòng)狀態(tài)的判定30-31
• 2.7 小結(jié)31-33
• 3 干氣密封結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)密封性能的影響33-49
• 3.1 計(jì)算方法33-34
• 3.2 模型建立34-35
• 3.2.1 幾何模型35
• 3.2.2 基本假設(shè)35
• 3.3 網(wǎng)格劃分及邊界條件35-36
• 3.3.1 網(wǎng)格劃分35-36
• 3.3.2 邊界條件36
• 3.4 計(jì)算模型36-37
• 3.5 實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證37-38
• 3.6 幾何參數(shù)對(duì)密封性能的影響38-47
• 3.6.1 螺旋槽數(shù)對(duì)密封性能的影響39-41
• 3.6.2 螺旋角對(duì)密封性能的影響41-42
• 3.6.3 槽堰寬比對(duì)密封性能的影響42-43
• 3.6.4 槽長(zhǎng)壩長(zhǎng)比對(duì)密封性能的影響43-44
• 3.6.5 膜厚對(duì)密封性能的影響44-46
• 3.6.6 槽深對(duì)密封性能的影響46-47
• 3.7 小結(jié)47-49
• 4 不同槽形對(duì)密封性能的影響49-57
• 4.1 幾種槽形的結(jié)構(gòu)49-50
• 4.2 模型建立50-51
• 4.2.1 幾何模型50
• 4.2.2 基本假設(shè)50-51
• 4.3 網(wǎng)格劃分及邊界條件51
• 4.4 模擬結(jié)果的分析51-55
• 4.4.1 壓力分布51-52
• 4.4.2 開啟力的對(duì)比52-53
• 4.4.3 泄漏量的對(duì)比53-54
• 4.4.4 剛度的對(duì)比54
• 4.4.5 剛漏比的對(duì)比54-55
• 4.4.6 綜合對(duì)比55
• 4.5 小結(jié)55-57
• 5 總結(jié)與展望57-59
• 5.1 總結(jié)57-58
• 5.2 展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文62-63
• 致謝63

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 劉飛;朱維兵;;干氣密封發(fā)展概況及其特性分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2010年11期

2 郝木明,胡丹梅,楊惠霞;上游泵送機(jī)械密封的研究開發(fā)及應(yīng)用[J];流體機(jī)械;2001年02期

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本文編號(hào)：1126332