利用Fluent建立了高溫泵用非接觸式氣膜密封模型，分析了考慮粘溫效應(yīng)對密封參數(shù)的影響。并計算得出隨著轉(zhuǎn)速和壓力比的變化，粘溫效應(yīng)對開啟力、剛漏比、摩擦功耗以及最大端面溫度的影響。研究發(fā)現(xiàn)隨轉(zhuǎn)速增大，粘溫效應(yīng)對密封參數(shù)的影響愈發(fā)明顯;而粘溫效應(yīng)對密封參數(shù)的影響與壓力比無明顯關(guān)系。為高溫泵用非接觸式氣膜密封設(shè)計提供相關(guān)參考。

1、前言

　　在煉油化工行業(yè)中，存在大量高溫油泵，泵操作溫度可達(dá)200～400℃。其輸送介質(zhì)在此操作條件下，一旦發(fā)生泄漏極易引發(fā)火災(zāi)，造成嚴(yán)重的安全事故。目前，波紋管串聯(lián)非接觸式密封逐漸代替原有的單端面接觸式機械密封，并取得良好的應(yīng)用。

　　對于一般非接觸式機械密封的研究，由于密封環(huán)內(nèi)外徑溫差較小，通常假設(shè)阻塞流體(氮氣或冷卻油)粘度為常數(shù)進(jìn)行數(shù)值分析，忽略溫度變化對介質(zhì)粘度的影響。而對于高溫泵用非接觸式機械密封，阻塞流體與被密封介質(zhì)存在一定溫差，流體膜粘度是一個和溫度相關(guān)的變量。當(dāng)粘度變化較大時，采用定粘度對密封的性能參數(shù)進(jìn)行分析計算必然產(chǎn)生較大誤差。考慮到阻塞流體粘溫效應(yīng)的影響，本文針對非接觸式氣膜密封主密封的流場及溫度場進(jìn)行模擬計算，得出流體的粘溫效應(yīng)對高溫泵用非接觸式氣膜密封各性能參數(shù)的影響，為高溫油泵非接觸式氣膜密封的研究提供相關(guān)依據(jù)。

2、研究對象及條件

　　2.1、幾何模型確定

　　本文研究的新型波紋管串聯(lián)式非接觸式機械密封結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 波紋管串聯(lián)非接觸式機械密封

　　圖2示出密封動環(huán)端面。

圖2 螺旋槽氣體端面密封結(jié)構(gòu)示意圖

5、結(jié)論

　　(1)對于高溫泵用非接觸式機械密封，在相同工況下，未考慮粘溫效應(yīng)所計算得開啟力比考慮粘溫效應(yīng)時計算開啟力偏小。若以不考慮粘溫效應(yīng)對高溫泵用非接觸式機械密封進(jìn)行設(shè)計，實際運轉(zhuǎn)中氣膜厚度略大于設(shè)計厚度;

　　(2)隨著轉(zhuǎn)速增大，粘溫效應(yīng)對高溫泵用非接觸式氣膜密封影響越來越明顯。在高轉(zhuǎn)速工況下，應(yīng)考慮粘溫效應(yīng)對密封性能的影響;

　　(3)粘溫效應(yīng)對開啟力、剛漏比、摩擦功耗的影響與壓力比無明顯關(guān)系，粘溫效應(yīng)對摩擦功耗有明顯影響。