本文關(guān)鍵詞：高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封端面溫度場(chǎng)及傳熱特性的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高溫?zé)嵊捅米鳛槭褪袠I(yè)的前處理或后處理工藝泵,具有輸送介質(zhì)溫度高,介質(zhì)危險(xiǎn)性大等特點(diǎn)。近幾年來(lái),由機(jī)械密封失效導(dǎo)致的高溫?zé)嵊捅檬ьl繁發(fā)生,給石油石化行業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而現(xiàn)階段對(duì)解決高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封失效、優(yōu)化密封設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論研究相對(duì)較少,特別是在其端面溫度場(chǎng)和熱源熱量等方面的研究成果更為匱乏。因此,針對(duì)高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封失效主要因素—摩擦副端面溫度過(guò)高和密封腔冷卻不充分,本文對(duì)密封端面溫升和密封腔傳熱特性展開(kāi)了理論分析和試驗(yàn)研究。利用ANSYS軟件,建立高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封摩擦副有限元分析模型;在考慮機(jī)械密封端面間隙類型、力變形和熱變形的基礎(chǔ)上,采用熱-結(jié)構(gòu)耦合方法精確計(jì)算了機(jī)械密封摩擦副端面溫度分布；計(jì)算結(jié)果表明,對(duì)于正錐收斂型間隙,對(duì)著密封端面間隙的增大,其端面溫升逐漸升高。研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)(載荷系數(shù)、端面寬度、O形圈支撐位置)和工藝參數(shù)(轉(zhuǎn)速、介質(zhì)壓力)對(duì)機(jī)械密封端面溫度場(chǎng)影響規(guī)律；分析結(jié)果表明,密封端面溫升隨著載荷系數(shù)、端面寬度和轉(zhuǎn)速的增加而升高；通過(guò)改變動(dòng)環(huán)O形圈支撐位置,能夠有效降低密封端面溫升�；跈C(jī)械密封端面微凸體高斯分布理論,推導(dǎo)端面微凸體承載特性參數(shù)計(jì)算方程；計(jì)算了機(jī)械密封端面微凸體在承載工況下的彈塑性交界面位置、塑性接觸面積、彈性接觸面積、實(shí)際接觸面積以及實(shí)際壓入深度。結(jié)合端面微凸體溫度計(jì)算方程,計(jì)算了高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封端面微凸體所能達(dá)到的最大溫升,和ANSYS分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析;采用算例驗(yàn)證了端面微凸體溫升理論計(jì)算方法的正確性。利用GAMBIT軟件,依據(jù)高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封實(shí)際工況,建立高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封腔熱平衡數(shù)值模型。采用FLUENT軟件,利用數(shù)值模擬方法計(jì)算了高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封軸傳導(dǎo)熱、腔體傳導(dǎo)熱、摩擦熱和攪拌熱。分析了不同軸徑和轉(zhuǎn)速對(duì)高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封傳導(dǎo)熱、摩擦熱和攪拌熱的影響規(guī)律。針對(duì)高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封傳導(dǎo)熱大的工況特點(diǎn),對(duì)其傳導(dǎo)熱系數(shù)提出一種修正擬合方法,對(duì)參考標(biāo)準(zhǔn)API682中的傳導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行修正。對(duì)比分析了集中式?jīng)_洗和分布式?jīng)_洗的密封環(huán)周圍溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和沖洗液速度場(chǎng)分布規(guī)律；得到集中式?jīng)_洗密封周圍溫升從沖洗口位置沿著轉(zhuǎn)速一周溫度逐漸升高,分布式?jīng)_洗密封周圍溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和沖洗液速度場(chǎng)分布比較均勻。基于不同軸徑高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封熱源熱量的數(shù)值模擬計(jì)算,分析了其熱平衡沖洗量；研究了不同喉口襯套直徑間隙的穩(wěn)壓作用；得到不同軸徑喉口襯套直徑間隙、壓差和熱平衡沖洗量的關(guān)系曲線。采用機(jī)械密封試驗(yàn)臺(tái),通過(guò)對(duì)試驗(yàn)密封外側(cè)溫度場(chǎng)的測(cè)量,對(duì)密封端面熱-結(jié)構(gòu)耦合溫度場(chǎng)進(jìn)行驗(yàn)證；通過(guò)對(duì)試驗(yàn)臺(tái)軸扭矩的測(cè)量,對(duì)機(jī)械密封端面接觸壓力進(jìn)行驗(yàn)證；通過(guò)試驗(yàn)得到試驗(yàn)密封的熱源熱量,對(duì)機(jī)械密封腔體數(shù)值模擬傳導(dǎo)熱、摩擦熱和攪拌熱進(jìn)行驗(yàn)證。因此,通過(guò)本文對(duì)高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封端面平均溫升、微凸體溫升和傳熱特性的理論研究,為優(yōu)化密封設(shè)計(jì)、解決其失效提供了理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)械密封 端面溫度 微凸體 熱源 試驗(yàn)驗(yàn)證
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH136
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 符號(hào)說(shuō)明16-18
• 第一章 緒論18-28
• 1.1 課題背景、目的以及研究意義18
• 1.2 高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封結(jié)構(gòu)及其輔助系統(tǒng)特點(diǎn)18-23
• 1.2.1 高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封18-20
• 1.2.2 高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封輔助系統(tǒng)20-23
• 1.3 高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封失效形式23-24
• 1.4 高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封研究成果24-27
• 1.4.1 高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封失效研究成果24
• 1.4.2 機(jī)械密封數(shù)值傳熱理論成果24-26
• 1.4.3 機(jī)械密封力、熱變形研究成果26-27
• 1.5 本課題的研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線27-28
• 第二章 高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封端面熱-結(jié)構(gòu)耦合研究28-44
• 2.1 端面溫度場(chǎng)熱-結(jié)構(gòu)耦合分析28-34
• 2.1.1 不同端面間隙機(jī)械密封膜壓分布28-29
• 2.1.2 熱-結(jié)構(gòu)耦合分析方法29-31
• 2.1.3 熱-結(jié)構(gòu)耦合有限元模型31
• 2.1.4 熱-結(jié)構(gòu)耦合邊界條件31-34
• 2.2 端面溫度場(chǎng)熱-結(jié)構(gòu)耦合分析結(jié)果34-37
• 2.2.1 計(jì)算示例過(guò)程34-35
• 2.2.2 熱-結(jié)構(gòu)耦合結(jié)果35-37
• 2.3 端面溫度場(chǎng)變化規(guī)律37-42
• 2.3.1 機(jī)械密封熱傳導(dǎo)分析37-38
• 2.3.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)機(jī)械密封端面溫度場(chǎng)的影響38-40
• 2.3.3 工藝參數(shù)對(duì)機(jī)械密封端面溫度場(chǎng)的影響40-41
• 2.3.4 材料對(duì)機(jī)械密封端面溫度場(chǎng)的影響41-42
• 2.4 本章小結(jié)42-44
• 第三章 基于高斯分布理論對(duì)端面微凸體溫升和承載特性研究44-60
• 3.1 端面微凸體溫升計(jì)算方法44-45
• 3.2 端面微凸體承載特性參數(shù)方程45-50
• 3.2.1 端面微凸體分布方程45-47
• 3.2.2 端面微凸體受力分析47
• 3.2.3 承載特性參數(shù)方程47-48
• 3.2.4 彈塑性變形計(jì)算流程48-50
• 3.3 端面微凸體溫升分析50-53
• 3.3.1 端面微凸體溫升計(jì)算50-52
• 3.3.2 材料對(duì)微凸體溫升的影響52-53
• 3.4 端面微凸體溫升算例驗(yàn)證53-59
• 3.4.1 算例端面微凸體溫升計(jì)算53
• 3.4.2 不同轉(zhuǎn)速端面微凸體溫升53-54
• 3.4.3 介質(zhì)壓力對(duì)機(jī)械密封端面承載特性參數(shù)的影響54-56
• 3.4.2 機(jī)械密封端面溫度測(cè)量56-59
• 3.5 本章小結(jié)59-60
• 第四章 高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封腔傳熱特性數(shù)值研究60-80
• 4.1 密封腔傳熱特性數(shù)值分析60-66
• 4.1.1 密封腔熱量來(lái)源60-62
• 4.1.2 密封腔數(shù)值模型62-63
• 4.1.3 密封腔邊界條件63
• 4.1.4 數(shù)值分析結(jié)果63-66
• 4.2 熱源熱量分析66-72
• 4.2.1 不同軸徑機(jī)械密封熱源熱量66-68
• 4.2.2 轉(zhuǎn)速對(duì)機(jī)械密封傳熱量的影響68-69
• 4.2.3 傳導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算69-70
• 4.2.4 傳導(dǎo)熱系數(shù)修正擬合70-72
• 4.3 密封熱平衡沖洗量72-73
• 4.3.1 API682機(jī)械密封沖洗量計(jì)算72-73
• 4.3.2 高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封沖洗量計(jì)算73
• 4.4 密封腔喉口襯套穩(wěn)壓作用研究73-79
• 4.4.1 喉口襯套穩(wěn)壓效果73-75
• 4.4.2 沖洗量對(duì)喉口襯套穩(wěn)壓效果的影響75
• 4.4.3 喉口直徑間隙對(duì)穩(wěn)壓效果的影響75-76
• 4.4.4 喉口間隙、壓差和熱平衡沖洗量關(guān)系76-79
• 4.5 本章小結(jié)79-80
• 第五章 高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封試驗(yàn)研究80-98
• 5.1 高溫密封試驗(yàn)?zāi)康?/span>80
• 5.2 高溫機(jī)械密封試驗(yàn)臺(tái)80-84
• 5.2.1 試驗(yàn)臺(tái)密封主體系統(tǒng)80-82
• 5.2.2 試驗(yàn)臺(tái)密封輔助系統(tǒng)82-84
• 5.3 機(jī)械密封試驗(yàn)84-96
• 5.3.1 密封環(huán)端面溫度場(chǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證84-87
• 5.3.2 轉(zhuǎn)速對(duì)密封端面溫升的影響87-89
• 5.3.3 接觸壓力試驗(yàn)驗(yàn)證89-91
• 5.3.4 摩擦熱、攪拌熱試驗(yàn)驗(yàn)證91-94
• 5.3.5 摩擦熱、攪拌熱和傳導(dǎo)熱試驗(yàn)驗(yàn)證94-96
• 5.4 本章小結(jié)96-98
• 第六章 結(jié)論與展望98-100
• 6.1 全文內(nèi)容總結(jié)98-99
• 6.2 研究展望99-100
• 參考文獻(xiàn)100-104
• 致謝104-106
• 已發(fā)表學(xué)術(shù)論文106-108
• 作者及導(dǎo)師簡(jiǎn)介108-109
• 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會(huì)決議書(shū)109-110

【參考文獻(xiàn)】

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1 蒙偉安;高參數(shù)機(jī)械密封熱流體動(dòng)力特性研究[D];新疆大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封端面溫度場(chǎng)及傳熱特性的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：294729