內冷式機械密封泵的數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、泵的密封冷卻問題長期以來都引起人們的不斷思索和改進，新技術不斷替代舊技術，不斷推動著泵的設計思路。泵的密封和冷卻問題卻是個比較復雜的問題。但是，一項好的技術卻能夠給泵的密封冷卻問題帶來十分大的收益。因此研究內冷式機械密封泵并找到最優(yōu)的設計方案是十分有意義的。本文中，應用數(shù)值模擬軟件Fluent對普通的離心泵和泵軸開孔的內冷式機械密封泵的在運行時的內部壓力場、速度場和溫度場進行了數(shù)值模擬研究，并通過實驗測試的方法對結果的可靠性進行驗證，希

2、望將模擬結果應用到實際工程當中。
　　本文首先從理論的角度闡述了CFD數(shù)值計算的原理和方法，然后建立二維模型并劃分網格。在設置了初始條件和邊界條件后，對普通離心泵以及本文重點研究對象內冷式機械密封泵進行了數(shù)值模擬，最后利用實驗對模擬數(shù)據(jù)進行驗證。本文的具體內容及成果如下:
　　1.對泵軸開孔6mm的內冷式機械密封泵進行模擬研究，結果表明，隨著運行時間的增加，熱源處溫度先上升后下降，然后趨于平穩(wěn)。正是這樣的一個創(chuàng)新思路開辟了新

3、的內冷卻流道，流體在其中循環(huán)，對熱源處進行了冷卻。同時，冷卻流體還能帶走熱源處的累積的雜質。若從長遠考慮，這樣的設計對增加泵的運行壽命起到了不可忽視的作用。
　　2.首先選擇對普通離心泵和泵軸開孔6mm的內冷式機械密封泵進行數(shù)值模擬，分析其壓力分布、速度分布和溫度分布。結果表明，在冷卻流道內，后者的壓力分布相對平穩(wěn)，速度分布均勻且沒有渦流。同時,從溫度分布看，熱源處的熱量被不斷地帶走。顯然，內冷式機械密封泵要優(yōu)于普通離心泵。

4、>　　3.其次選擇了2臺內冷式機械密封泵做對比模擬，1臺泵軸開孔6mm，另1臺開孔8mm。兩個泵的內部壓力場分布基本一樣。由于開孔孔徑差距僅為2mm，效果并不是很明顯?？梢酝茰y，如果開孔孔徑能夠再大一些，效果會更好。當流場穩(wěn)定后，不難看出，盡管在狹長通道出口側主流區(qū)這一部分有明顯的渦流，但是在內冷卻流道內，速度分布十分均勻，這為冷卻流體帶走多余熱量創(chuàng)造了較好的條件。在溫度分布中，兩者的熱源處溫度最高且溫度相當，前者溫度在52℃左右，后者