發(fā)布時間：2021-12-10 03:20

　　動壓密封是解決高溫高壓SCO2密封的較理想密封形式,但若設(shè)計不當(dāng),由于高溫高壓高速會導(dǎo)致密封環(huán)過大變形而失效。因此,本文采用數(shù)值計算與試驗相結(jié)合的方法針對SCO2動壓密封端面流場和變形展開了系統(tǒng)和深入的研究。針對SCO2典型螺旋槽動壓密封結(jié)構(gòu),建立了考慮粘性耗散的SCO2流體膜準(zhǔn)確的數(shù)值分析模型。分析了密封端面間SCO2流體的溫度分布和壓力分布,計算了 SCO2動壓密封的密封特性參數(shù),并討論了不同工況條件下密封性能參數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明:開啟力與轉(zhuǎn)速和壓力正相關(guān);泄漏量和開漏比隨轉(zhuǎn)速增大變化幅度較小,受壓力影響較大;摩擦功耗隨轉(zhuǎn)速增加呈指數(shù)型增大,隨壓力增加出現(xiàn)陡增趨勢。泄漏量與膜厚正相關(guān),其余密封性能參數(shù)均與膜厚負相關(guān)。建立了 SCO2密封環(huán)數(shù)值分析模型,計算了熱邊界相關(guān)參數(shù),分析了密封環(huán)的穩(wěn)態(tài)溫度場和端面熱變形,討論了不同轉(zhuǎn)速和介質(zhì)溫度下密封端面軸向熱變形的變化規(guī)律。結(jié)果表明密封環(huán)達到熱平衡后,靜環(huán)端面軸向熱變形比較均勻,變形錐度小;動環(huán)端面軸向熱變形差異明顯,變形錐度較大。動靜環(huán)端面軸向熱變形均與轉(zhuǎn)速和介質(zhì)溫度正相關(guān),靜環(huán)端面熱變形錐度主要受轉(zhuǎn)速影響,介質(zhì)溫度對動環(huán)端面熱變形錐... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?ＳＣ〇２布雷頓循環(huán)原理圖??Ｆｉｇ．１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｂｒａｙｔｏｎ?ｃｙｃｌｅ?ｏｆ?ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ?ｃａｒｂｏｎ?ｄｉｏｘｉｄｅ??

?第一章緒論???麵??＾?ｚ?ｚ?密封齒??泄漏通道Ｃ＝ｉ?＜＝＞??圖１－２迷宮密封結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．１－２?Ｌａｂｙｒｉｎｔｈ?ｓｅａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｎｕｎ??１．２．２．２碳環(huán)密封??丨」??＼碳環(huán)，??圖１－３碳環(huán)密封結(jié)構(gòu)示意圖［９］??Ｆｉｇ．１－３?Ｃａｒｂｏｎ?ｒｉｎｇ?ｓｅａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ［９ｌ??碳環(huán)密封基本原理是通過碳環(huán)與環(huán)形軸套間隙達到節(jié)流降壓作用，進而防止高壓??側(cè)介質(zhì)泄漏到低壓側(cè)。碳環(huán)內(nèi)徑與軸套之間間隙范圍約０．０１？０．０４ｍｍ，并且軸套外面??涂有耐磨層［９］。正常工況下，碳環(huán)與轉(zhuǎn)軸存在一定的偏心度，偏心度產(chǎn)生的浮力大小??與碳環(huán)重量保持一致，剛好使碳環(huán)浮在軸套表面，但又不接觸，同時碳環(huán)內(nèi)側(cè)還開有??微槽結(jié)構(gòu)，當(dāng)介質(zhì)通過時會形成渦流起到阻封作用。碳環(huán)密封結(jié)構(gòu)有整體式、三瓣式、??多瓣式和自補償式。碳環(huán)密封常見的失效形式包括碳環(huán)和軸磨損。碳環(huán)磨損的原因比??較復(fù)雜，可能是裝配過程中人為產(chǎn)生磨損，也可能是運轉(zhuǎn)過程中氣膜浮力不穩(wěn)定磨損，??還有可能是設(shè)計結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致碳環(huán)與旋轉(zhuǎn)軸接觸磨損，碳環(huán)一旦磨損，設(shè)計的偏心??度就會產(chǎn)生偏差，進而影響整體碳環(huán)的浮動效果，造成泄漏量迅速增大。此外，碳環(huán)??加工成本高，對于ＳＣ０２軸端密封嚴(yán)格要求泄漏率的密封場合，更換周期較短，維修??費用較高［１？１３］。??３??

?第一章緒論???麵??＾?ｚ?ｚ?密封齒??泄漏通道Ｃ＝ｉ?＜＝＞??圖１－２迷宮密封結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．１－２?Ｌａｂｙｒｉｎｔｈ?ｓｅａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｎｕｎ??１．２．２．２碳環(huán)密封??丨」??＼碳環(huán)，??圖１－３碳環(huán)密封結(jié)構(gòu)示意圖［９］??Ｆｉｇ．１－３?Ｃａｒｂｏｎ?ｒｉｎｇ?ｓｅａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ［９ｌ??碳環(huán)密封基本原理是通過碳環(huán)與環(huán)形軸套間隙達到節(jié)流降壓作用，進而防止高壓??側(cè)介質(zhì)泄漏到低壓側(cè)。碳環(huán)內(nèi)徑與軸套之間間隙范圍約０．０１？０．０４ｍｍ，并且軸套外面??涂有耐磨層［９］。正常工況下，碳環(huán)與轉(zhuǎn)軸存在一定的偏心度，偏心度產(chǎn)生的浮力大小??與碳環(huán)重量保持一致，剛好使碳環(huán)浮在軸套表面，但又不接觸，同時碳環(huán)內(nèi)側(cè)還開有??微槽結(jié)構(gòu)，當(dāng)介質(zhì)通過時會形成渦流起到阻封作用。碳環(huán)密封結(jié)構(gòu)有整體式、三瓣式、??多瓣式和自補償式。碳環(huán)密封常見的失效形式包括碳環(huán)和軸磨損。碳環(huán)磨損的原因比??較復(fù)雜，可能是裝配過程中人為產(chǎn)生磨損，也可能是運轉(zhuǎn)過程中氣膜浮力不穩(wěn)定磨損，??還有可能是設(shè)計結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致碳環(huán)與旋轉(zhuǎn)軸接觸磨損，碳環(huán)一旦磨損，設(shè)計的偏心??度就會產(chǎn)生偏差，進而影響整體碳環(huán)的浮動效果，造成泄漏量迅速增大。此外，碳環(huán)??加工成本高，對于ＳＣ０２軸端密封嚴(yán)格要求泄漏率的密封場合，更換周期較短，維修??費用較高［１？１３］。??３??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高溫介質(zhì)機械密封溫度場分析[J]. 姚黎明,鄭國運,沈宗沼,李香.  液壓氣動與密封. 2019(11)
[2]國內(nèi)能源利用現(xiàn)狀研究及熱泵技術(shù)前景展望[J]. 伍賽特.  資源節(jié)約與環(huán)保. 2019(09)
[3]超臨界二氧化碳旋轉(zhuǎn)機械動密封技術(shù)研究進展[J]. 李志剛,袁韜,方志,李軍.  熱力透平. 2019(03)
[4]近臨界區(qū)CO2物性預(yù)測模型對比與修正[J]. 章聰,江錦波,彭旭東,趙文靜,李紀(jì)云.  化工學(xué)報. 2019(08)
[5]二氧化碳壓縮機碳環(huán)密封泄漏原因分析及處理措施[J]. 于杰鵬.  大氮肥. 2019(01)
[6]超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)研究進展[J]. 趙煜,董自春,張羽,趙靜.  熱能動力工程. 2019(01)
[7]表面粗糙度對液膜潤滑動壓型機械密封性能的影響[J]. 陳匯龍,張培林,孫冬冬,陳妙妙,吳遠征.  排灌機械工程學(xué)報. 2020(02)
[8]螺桿式壓縮機碳環(huán)密封國產(chǎn)化改造[J]. 秦濤,王云飛,姬小朋,嚴(yán)慧玲.  石油化工設(shè)備. 2018(02)
[9]鋸齒形螺旋槽干氣密封性能的數(shù)值模擬[J]. 宋鵬云,鄧成香.  排灌機械工程學(xué)報. 2016(12)
[10]螺旋槽結(jié)構(gòu)參數(shù)對干氣密封動態(tài)特性的影響研究[J]. 陳源,彭旭東,李紀(jì)云,江錦波.  摩擦學(xué)學(xué)報. 2016(04)

碩士論文
[1]深海機械密封端面變形及輔助密封圈性能研究[D]. 李龍.青島科技大學(xué) 2019
[2]螺旋槽干氣密封氣膜潤滑摩擦特性研究[D]. 徐潔.蘭州理工大學(xué) 2019
[3]超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)系統(tǒng)動態(tài)特性研究[D]. 祝燕.華北電力大學(xué) 2018
[4]有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)（火用）環(huán)境及能值分析[D]. 丁洋.重慶大學(xué) 2017
[5]考慮粘溫效應(yīng)的液膜密封變形分析及優(yōu)化設(shè)計[D]. 袁艷艷.中國石油大學(xué)(華東) 2015
[6]螺旋槽干氣密封端面氣膜熱效應(yīng)研究[D]. 產(chǎn)文.昆明理工大學(xué) 2015
[7]高速高壓氣膜密封變形與控制研究[D]. 王沖.中國石油大學(xué)(華東) 2014
[8]干氣密封槽型對氣動參數(shù)影響的研究[D]. 周越.天津大學(xué) 2012
[9]T型槽干氣密封熱變形分析與優(yōu)化[D]. 李娜.西華大學(xué) 2009
[10]單列雙向螺旋槽干氣密封的性能研究[D]. 冷曉靜.中國石油大學(xué) 2009



本文編號：3531810