化工进展 ›› 2023, Vol. 42 ›› Issue (2): 699-710.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0656
侯婉(), 陈汇龙(
), 程谦, 陈英健, 卫泽鹏, 赵斌娟
收稿日期:
2022-04-14
修回日期:
2022-07-27
出版日期:
2023-02-25
发布日期:
2023-03-13
通讯作者:
陈汇龙
作者简介:
侯婉(1994—),女,硕士研究生,研究方向为机械密封内流场模拟。E-mail:houwanjsdx@163.com。
基金资助:
HOU Wan(), CHEN Huilong(
), CHENG Qian, CHEN Yingjian, WEI Zepeng, ZHAO Binjuan
Received:
2022-04-14
Revised:
2022-07-27
Online:
2023-02-25
Published:
2023-03-13
Contact:
CHEN Huilong
摘要:
利用Eulerian多相流模型和蒸发冷凝模型,建立了涉及高温汽化、固体颗粒、黏温效应及牛顿流体内摩擦效应的动压型机械密封润滑膜汽液固三相流动模型,计算分析了润滑膜汽液固流动特性随工况的变化规律,以及润滑膜汽化、固体颗粒分布及密封性能的影响关系。研究表明:润滑膜汽化和固体颗粒分布均主要位于槽堰区,汽相和固体颗粒相之间存在相互制约关系;高介质温度导致的液相汽化和黏度下降使流体动压减弱,因而导致外槽根高压区不明显甚至消失。润滑膜汽化程度随转速增大呈先减小后缓慢增大变化规律,存在汽化抑制转速区且随介质温度的升高而向高速方向移动;固体颗粒体积分数在接近汽化抑制转速区时出现快速增大;介质压力增大至一定数值时出现固体颗粒体积分数迅速降至零附近的现象,且介质温度越高出现速降的介质压力越小;介质温度高于423K后,润滑膜开启力、泄漏量和摩擦扭矩均会在接近汽化抑制转速时出现由平缓变化到加速变化的过程。
中图分类号:
侯婉, 陈汇龙, 程谦, 陈英健, 卫泽鹏, 赵斌娟. 高温密封润滑膜汽液固流动特性数值计算分析[J]. 化工进展, 2023, 42(2): 699-710.
HOU Wan, CHEN Huilong, CHENG Qian, CHEN Yingjian, WEI Zepeng, ZHAO Binjuan. Numerical calculation and analysis of vapor-liquid-solid flow characteristics of high temperature sealing lubricating film[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2023, 42(2): 699-710.
几何参数 | 数值 |
---|---|
液膜内半径 ri/mm | 25 |
液膜外半径 ro/mm | 31 |
槽根圆半径 rg/mm | 28 |
螺旋角 θ/(°) | 20 |
槽宽比 γ | 0.5 |
槽径比 β | 0.5 |
槽深 hc/μm | 8 |
槽数 Ng | 12 |
非槽区液膜厚度 h/μm | 4 |
表1 端面及槽型几何参数
几何参数 | 数值 |
---|---|
液膜内半径 ri/mm | 25 |
液膜外半径 ro/mm | 31 |
槽根圆半径 rg/mm | 28 |
螺旋角 θ/(°) | 20 |
槽宽比 γ | 0.5 |
槽径比 β | 0.5 |
槽深 hc/μm | 8 |
槽数 Ng | 12 |
非槽区液膜厚度 h/μm | 4 |
水的物性参数 | 数值 |
---|---|
密度ρ/kg·m-3 | 998.2 |
比热容c/J·kg-1·K-1 | 4287~4364 |
热导率k/W·m-1·K-1 | 0.71~0.74 |
密封介质温度T/K | 423~463 |
动力黏度μ/10-4Pa·s[ | 0.995~1.613 |
表2 介质物性参数
水的物性参数 | 数值 |
---|---|
密度ρ/kg·m-3 | 998.2 |
比热容c/J·kg-1·K-1 | 4287~4364 |
热导率k/W·m-1·K-1 | 0.71~0.74 |
密封介质温度T/K | 423~463 |
动力黏度μ/10-4Pa·s[ | 0.995~1.613 |
项目 | 动环 | 静环 |
---|---|---|
材料 | SiC(碳化硅) | grp(碳石墨) |
密度ρ/kg·m-3 | 3175 | 1810 |
比热容c/J·kg-1·K-1 | 710 | 880 |
热导率k/W·m-1·K-1 | 150 | 45 |
表3 密封环材料物性参数
项目 | 动环 | 静环 |
---|---|---|
材料 | SiC(碳化硅) | grp(碳石墨) |
密度ρ/kg·m-3 | 3175 | 1810 |
比热容c/J·kg-1·K-1 | 710 | 880 |
热导率k/W·m-1·K-1 | 150 | 45 |
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