马润梅，赵祥，李双喜，刘兴华，许灿

（北京化工大学机电工程学院，北京100029）

引 言

机械密封是核工业、食品、医药等行业的关键基础部件，一旦失效会影响整机设备的运转甚至危害到操作人员的生命安全。核设备、化工设备中，机械密封常运转于含有粉体介质的环境中，对密封端面的磨损和寿命有很大的影响[1-2]。颗粒介质用机械密封常采用硬质材料密封环以抵抗严重的磨粒磨损[3-5]，相较于软硬配副密封环，硬质材料配对密封环的“相容性”差，端面不磨合，摩擦磨损更为剧烈，其端面温升以及热力耦合变形对机械密封的密封性能和使用寿命影响更大。因此，准确预测机械密封的温度场，得到密封的热力耦合变形，分析密封性能随工况的变化规律，对抗磨粒机械密封的发展，提高整体设备的寿命，保证设备安全性具有重要意义。

针对机械密封热力耦合变形及密封性能，已有较多的研究[6-9]。Zhu[10]采用有限单元法和迭代技术，数值求解了密封环变形和热传导的热力耦合模型；陈汇龙等[11]基于ANSYS 平台，对比了隔离法和整体法对机械密封温度场的求解精度，并基于整体耦合法计算了密封环的热力耦合变形；何永明等[12]热-结构耦合计算了油泵用波纹管机械密封的变形和应力应变；王永乐等[13]基于COMSOL 软件热力耦合分析了液体润滑双端面机械密封，优化了密封结构；彭旭东等[14]考虑了流体黏度随温度、压力的变化，对密封进行了流、固、热耦合分析，研究了热弹变形对密封性能的影响；……