干氣密封環(huán)體溫度場研究.pdf

1、為了提高干氣密封運行穩(wěn)定性，以密封動、靜環(huán)體溫度場為主要研究對象，通過分析溫度變化引起的熱應(yīng)力、應(yīng)變，尋找溫度場的變化對密封運行狀態(tài)的影響，盡量降低熱變形對密封的影響，以達到使干氣密封運行更加穩(wěn)定的目的。應(yīng)用有限元分析法，以某型號合成氣壓縮機干氣密封為對象進行了數(shù)值計算。通過熱平衡分析和模型簡化，建立穩(wěn)態(tài)干氣密封動、靜環(huán)溫度場模型，應(yīng)用數(shù)值分析方法對密封環(huán)溫度場進行求解，計算結(jié)果表明：
　　 (1)環(huán)體最高溫度出現(xiàn)端面內(nèi)徑側(cè)，最

2、低溫度出現(xiàn)在環(huán)體遠離端面的外環(huán)面上。端面溫度從內(nèi)徑向外徑溫度呈拋物狀變化，內(nèi)徑附近溫度較低，由內(nèi)向外，溫度逐漸升高，在偏內(nèi)徑側(cè)附近溫度達到最高，再往外徑側(cè)，溫度逐漸降低，在外徑附近溫度達到最低。
　　 (2)環(huán)體材料的熱傳導(dǎo)率將很大程度上決定該環(huán)的溫度差，及熱變形量的大小。在熱傳導(dǎo)率增大時，環(huán)體最高溫度逐漸下降，而最低溫度逐漸上升，整個環(huán)體的溫度差減小。因此，在可能的情況下，應(yīng)盡量選用熱傳導(dǎo)率高的材料。
　　 (3)相對

3、而言，因為表面氣體流動性差，及自身熱傳導(dǎo)率低等因素影響，靜環(huán)表面的散熱情況較差，應(yīng)適當(dāng)采取措施提高靜環(huán)的散熱性能。
　　 (4)端面熱變形的結(jié)果會使正常工作時從外徑向內(nèi)徑形成一個收斂形間隙。因受熱變形的影響，使端面在小間隙區(qū)域接觸的可能性增加，長時間運行并考慮停車時的端面磨損，該區(qū)域必然存在相對較大的磨損量，而在停車后，溫度全面恢復(fù)常溫，熱變形量將恢復(fù)，將會在小間隙區(qū)域向內(nèi)凹進，而端面內(nèi)、外徑處凸起的情況，特別是外徑處，這樣的形

4、狀，不利于啟動時獲得較大的端面氣膜開啟力，這一過程值得設(shè)計時加以考慮。
　　 (5)動環(huán)開槽尾部應(yīng)考慮熱應(yīng)變的影響，跟熱變形位置進行合理匹配，槽尾應(yīng)到達因熱應(yīng)變而引起的小間隙區(qū)域附近，這樣不僅能降低熱變形對密封的影響，而且能進一步加強端面氣體動壓效應(yīng)，從而提升密封端面氣膜剛度。
　　 通過干氣密封動、靜環(huán)溫度場的深入研究，得到一些普遍性的規(guī)律，為氣體端面密封的設(shè)計和優(yōu)化提供了理論依據(jù)，并為密封瞬態(tài)分析、多場耦合分析、優(yōu)化