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適用于冪律流體螺旋結(jié)構(gòu)液膜密封性能研究

發(fā)布時間:2018-01-11 20:26

  本文關(guān)鍵詞:適用于冪律流體螺旋結(jié)構(gòu)液膜密封性能研究 出處:《昆明理工大學(xué)》2017年碩士論文 論文類型:學(xué)位論文


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【摘要】:螺旋結(jié)構(gòu)液膜密封(螺旋槽上游泵送機械密封和普通螺旋密封)具有優(yōu)良的性能而廣泛用于石油化工行業(yè)中的旋轉(zhuǎn)機械上?紤]到石油化工行業(yè)中常見的液相介質(zhì)大多會呈現(xiàn)出非牛頓流體的特征。本文采用解析算法和數(shù)值模擬兩種方法,分別對用于密封冪律流體的螺旋槽上游泵送機械密封和螺旋密封的性能進行分析研究,以期望得到更符合生產(chǎn)實際的情況,從而為用于密封冪律流體的螺旋結(jié)構(gòu)液膜密封的設(shè)計和應(yīng)用提供理論依據(jù)。1.對于螺旋槽上游泵送機械密封:(1)考慮到液體在泵送進螺旋槽的過程中會在槽端部產(chǎn)生壓力損失的"端部效應(yīng)",引入等效半徑方程,對利用窄槽理論推得的密封端面液膜壓力控制方程中槽壩交界處壓力進行修正,得到考慮"端部效應(yīng)"修正的近似解析算法,并將其所得結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果進行對比,通過了算法合理性驗證。進而分析端部效應(yīng)對不同幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)的螺旋槽上游泵送機械密封性能的影響程度。結(jié)果表明:當(dāng)臺槽寬比γ≥0.8、槽深hg≤25μm、軸轉(zhuǎn)速ω≤7000r/min時,而螺旋角α、壩寬比Lr、密封壓差Δp、密封平衡膜厚h2無論如何變化時,可不用考慮端部效應(yīng)對密封性能的影響。(2)基于Muijderman推導(dǎo)牛頓液體潤滑軸承性能求解的解析法,選用端部效應(yīng)影響較弱的密封模型,將冪律流體二維定常流動雷諾方程和流量方程分別替代牛頓流體二維定常流動雷諾方程和流量方程,得到適用于冪律流體螺旋槽上游泵送機械密封性能求解解析法,并將其所得結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果進行對比,通過了算法合理性驗證。進而以此分析介質(zhì)物性參數(shù)、密封操作參數(shù)和幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對密封性能的影響。結(jié)果表明:流性指數(shù)、稠度系數(shù)、密封壓差、軸轉(zhuǎn)速、密封平衡膜厚、槽深、螺旋角、臺槽寬比和壩寬比對密封的開啟力和泄漏率影響顯著。2.對于普通螺旋密封:基于Crease推導(dǎo)密封介質(zhì)為牛頓液體時螺桿式螺旋密封封液能力的方法,將冪律流體二維定常流動速度分布方程替代牛頓流體二維定常流動速度分布方程,得到適用于冪律流體螺桿式螺旋密封封液能力近似解析法,并將其所得結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果進行對比,通過了算法的合理性驗證。進而以此分析介質(zhì)物性參數(shù)、密封操作參數(shù)和幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對密封性能的影響。結(jié)果表明:流性指數(shù)、稠度系數(shù)、軸轉(zhuǎn)速、螺旋角、相對槽寬和相對槽深對密封的封液能力影響顯著。
[Abstract]:The spiral structure of liquid sealing (upstream pumping mechanical seal and spiral seal) has excellent properties and is widely used in rotating machinery in petroleum chemical industry. Considering the oil industry in the most common liquid phase medium showing the characteristics of non Newton fluid. This paper uses two methods analytic method and numerical simulation respectively, to analyze the performance of mechanical seal and spiral seal for spiral groove upstream of the pump seal of power-law fluid, to get more accord with the actual production situation, which is used for the design and application of liquid membrane spiral sealing structure of power-law fluid sealing and provide a theoretical basis for.1. upstream pumping mechanical seal: (1) considering the liquid in the pump to the spiral groove in the process of the end of the trough of the pressure loss of "end effect", the introduction of the equivalent radius of the narrow groove theory equation. Seal liquid film pressure control equation in slot dam at the junction of the pressure correction are derived, are considered "approximate analytical algorithm to modify the end effect", and the results obtained with the numerical simulation results are compared by the algorithm. And then verify the rationality analysis of spiral groove upstream pump end effect of different geometric parameters and the influence of operating parameters to send mechanical sealing performance. The results show that when the groove width ratio of more than 0.8 Taiwan gamma, Hg groove depth less than or equal to 25 mu m, shaft rotate speed is less than or equal to 7000r/min, and the spiral angle, dam width ratio Lr, seal pressure difference P, sealing balance film thickness H2 in any case changes, can without considering the influence of end effect on the sealing performance. (2) analytical derivation of the Muijderman Newton liquid lubricated bearing performance solution based on the selection of end effect of weak seal model, power-law fluid will be two-dimensional unsteady flow Reynolds equation and flow equation Don't replace Newton fluid Reynolds equation and flow equation of two-dimensional steady flow, applied to send mechanical sealing performance analysis method in solving the power-law fluid in spiral groove upstream of the pump, and the results obtained with the numerical simulation results are compared by the algorithm. And then verify the rationality analysis of dielectric property parameters, operating parameters and geometric structure of seal effect of parameters on the sealing performance. The results show that the flow index, consistency coefficient, seal pressure, shaft speed, sealing balance film thickness, spiral angle, groove depth, Taiwan groove width ratio and dam width on the seal opening force and leakage rate significantly affected.2. for ordinary spiral seal sealing medium is derived: Crease Newton liquid screw spiral sealing capability based on the two-dimensional unsteady flow of power-law fluid velocity distribution equation of two-dimensional unsteady flow instead of Newton fluid velocity distribution equation, to apply to power law Screw type spiral fluid sealing capability approximate analytical method, and the results were compared with the results of numerical simulation, the rationality validation algorithm. Then based on the analysis of the physical parameters of medium, sealing the operating parameters and geometric structure parameters on sealing performance is analyzed. The results show that the flow index, consistency coefficient. The shaft speed, spiral angle, groove width and the relative effect of relative groove depth on sealing capability significantly.

【學(xué)位授予單位】:昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類號】:TH136

【參考文獻】

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本文編號:1411095

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