张伟政,白崇晖,于踪洋,丁雪兴,张正棠

(兰州理工大学 石油化工学院,甘肃 兰州 730050)



上游泵送机械密封液膜刚度的计算与分析

张伟政,白崇晖,于踪洋,丁雪兴,张正棠

(兰州理工大学 石油化工学院,甘肃 兰州 730050)

基于N-S方程和连续性方程,并用PH线性化及迭代法,对于上游泵送机械密封两端面间液膜流场的广义雷诺方程进行求解,并利用Maple程序计算在不同转速、压力、螺旋角、槽数、槽深下的液膜刚度。结果表明:随着螺旋角、槽数、槽深(几何参数)的变化,等温不可压缩流体条件下的液膜刚度随之发生变化,并且呈现非线性关系;随着介质压力、转速(工况条件)的增加,液膜刚度也随之增加,且呈线性关系。

上游泵送机械密封;近似解析法;液膜刚度

机械密封是目前密封常用的一种形式,是流体机械和动力机械中不可缺少的结构。由于机械密封具有工作可靠、泄漏量少、使用寿命长等优点,被广泛应用于石油化工、航空航天等领域。但是核工业尤其是核主泵面对高速、高压、高温的工作环境,给传统机械密封带来了新的挑战。正是基于这一大环境,上游泵送机械密封应运而生了。该密封在实际运转时的液膜厚度仅为几微米,而恰恰是这几微米的液膜决定了该密封的密封性能及泄漏量等重要参数。近几十年来,国内外学者根据该密封结构的特点,运用有限元方法、解析法等方法对其进行了研究。1981年Sedynetzel[1]首次提出了上游泵送机械密封这一概念,并取得了专利;1988年Ikecuchi等[2]用有限差分法计算了圆周泵送槽与Rayleigh台阶组合的机械密封性能。……