（化工过程机械专业论文）高参数下端面弧形浅槽机械密封的变形及控制研究.pdf

摘要 机械密封是旋转流体机械的关键部件之一，广泛应用于离心泵、压缩机、反应釜等 需要严格控制泄漏量的场合。随着工业的高速发展，密封的工作状况趋于高温、高速和 高压，在实际运行中，不可避免地会出现密封失效，而造成其失效的原因很多，密封端 面变形就是主要原因之一。高压下，端面弧形浅稽机械密封在运行时，由予受到力和热 等载荷作用，密封环不可避免地要发生变形，使泄漏量增加、端面发生点接触或线接触 等，最终导致密封失效。因此，有必要对其变形情况进行研究。 本文利用f o r t r a n 语言编制有限元程序求解混合润滑状态下的雷诺方程，得出了 弧形浅槽机械密封稳态下端面间的压力分布，在此基础上，应用有限元分析软件 a n s y s i o 0 计算了稳态密封环温度场、密封环的力变形、热变形和力热耦合变形。通过 分析对比褶同工况下端面弧形浅槽机械密封与普通机械密封的温度场及变形情况，发现 端题弧形浅槽机械密封缝明显降低密封端面温度，减小密封环的变形，性能更优越。此 外，本文还研究了密封介质压力、主轴转速、密封环材料、冲洗等因素对端面弧形浅槽 机械密封密封环温度场及变形的影u 向；分析了密封环变形后密封的泄漏量及密封坏磨损 状况。在此基础上提出了控制变形的方法，对端面弧形浅槽机械密封的设计起到指导作 用。 关键词：弧形浅槽，机械密封，溢度场，有限元，变形 s t u d yo nd e f o r m a t i o nc o m p u t a t i o na n dc o n t r o lo fc u r v e ds h a l l o wg r o o v e m e c h a n i c a ls e a la th i g h d u t y l ix i a n g ( c h e m i c a lp r o c e s sm a c h i n e r y ) d i r e c t e db yp r o f h a om u m i n g a b st r a c t m e c h a n i c a lf a c es e a li so n eo ft h em o s ti m p o r t a mc o m p o n e n t si nt h er o t a t i n gm a c h i n e s ， a n di ti su s e dw i d e l yi nt h ec o n d i t i o n so fc o n t r o l l i n g l e a k a g e a l o n gw i t ht h er a p i d d e v e l o p m e n to ft h ei n d u s t r y , t h eo p e r a t i n gc o n d i t i o n so fs e a lt e n dt oh i g ht e m p e r a t u r e ，h i g h p r e s s u r ea n dh i 醢s p e e d ，s oi t sf a i l u r ei su n a v o i d a b l e 。d e f o r m a t i o no fs e a lf a c ei so n eo ft h e m o s ti m p o r t a n tf a c t o r sa m o n gt h er e a s o n sw h i c hb r i n gs e a l sf a i l u r e d u r i n go p e r a t i n go f c u r v e ds h a l l o w g r o o v em e c h a n i c a ls e a l a t h i g hp r e s s u r e ，s o m ep r o b l e m sa r ea r o u s e d ， e s p e c i a l l yt h eo n e sa b o u tt h ed e f o r m a t i o nd u et ot h e r m a ll o a d sa n dm e c h a n i c a ll o a d s 。t h e d e f o r m a t i o nw i l lc a u s et h ei n c r e a s eo fl e a k a g e ，s p o ta n d 二l i n ec o n t a c tu n t i ls e a l sf a i l u r e s ot h e a n a l y s i so ns e a ld e f o r m a t i o ni sv e r ys i g n i f i c a n t i nt h i sp a p e r , s t e a d ys t a t ep r e s s u r ef i e l di s c o m p u t e du s i n gp r o g r a m sw r i t t e n i n f o r t r a n l a n g u a g eb a s e do nf i n i t ee l e m e n tm e t h o d ，s t e a d ys t a t et e m p e r a t u r ef i e l d ，t h e r m a l d e f o r m a t i o n ，s t r u c t u r ed e f o r m a t i o na n dc o u p l e df i e l dd e f o r m a t i o na r ec o m p u t e du s i n gf i n i t e e l e m e n ts o f t w a r ea n s y sio 0 。c o m p a r e dw i t ht h eo r d i n a r ym e c h a n i c a ls e a lo nt e m p e r a t u r e a n df a c ed e f o r m a t i o na tt h es a m eo p e r a t i n gc o n d i t i o n s ，t h ec u r v e ds h a l l o wg r o o v em e c h a n i c a l s e a lc a nr e d u c et h et e m p e r a t u r ea n dd e f o r m a t i o no fs e a lf a c ee f f e c t i v e l y , a n di ti ss u p e r i o rt o t h eo r d i n a r ym e c h a n i c a ls e a l f u r t h e rm o r e ，t h ee f f e c t so fs e a l i n gp r e s s u r e ，s h a f ts p e e d ， f l u s h i n ga n dm a t e r i a lp r o p e r t i e so nt e m p e r a t u r ef i e l da n dd e f o r m a t i o na r ed i s c u s s e d t h e v a r i a t i o n so fs e a ll e a k a g ea n df r i c t i o nc a u s e db yd e f o r m a t i o na r ea n a l y z e d 。a tt h eb a s eo ft h a t ， t h em e a s u r e so fc o n t r o l l i n gd e f o r m a t i o na r ep r e s e n t e d 。t h i st h e s i si su s e f u lf o rr e s e a r c h ， d e s i g na n da p p l i c a t i o no fc u r v e ds h a l l o wg r o o v em e c h a n i c a ls e a l 。 k e yw o r d s ： c u r v e ds h a l l o wg r o o v e ，m e c h a n i c a ls e a l ，t e m p e r a t u r ef i e l d ，f i n i t e e l e m e n tm e t h o d ，d e f o r m a t i o n 主要符号表 密封内径处压力，m p a 密封腔藤力，m p a 弹簧比压，m p a 密封环外径，m 密封环内径，m 摩擦半径，m 插值函数 x 方向的压力流量因子 y 方向的压力流量因子 剪切流量因子 接触因子 平衡比 液膜总的承载能力，n 微凸体接触承载能力，n 开癀力，n 闭合力，n 液膜的粘性剪切产生的摩擦力，n 微凸体峰点接触产生的摩擦力，n 总的摩擦力，n 粘性摩擦系数 接触区摩擦系数 密封端面摩擦系数 液膜的承载系数 肛 胁 鳓 o 1 0 m 织 办 织 允 召 吸 睨 磊 e f 五 石 厂 k 微凸体接触的承载系数 槽数 转速，r p m ( 转分) 动环的角速度，r a d s 槽深，a m 为密封环间最小间隙，l a m 为弧形耩外缘半径，r a i n 为弧形槽内缘半径，m m 温度， 密封端西摩擦热，j 密封环搅拌热，j 密封介质或者冲洗液体带走的热量，j 端面接触比载荷，n m 2 密封端面线速度，m s 密封端面面积，m 2 圆盘状密封元件摩擦时的搅拌热，j 圆筒状密封元件摩擦时的搅拌热，j 雷爨数 努塞尔准数 静环与密封腔内壁的距离，m 介质的导热系数，w m 对流换热系数，w m 2 冲洗流体流量，m 3 s 冲洗流体的定压比热，j k g 密封介质及冲洗液密度，k g m 3 密封介质动力粘度，p a s 屹 胛 彩 凇 歙 g q q 岛 矿 力 纵阻艇 舰 艿 五 搿 轨 c p 8 q 。q ? 。 锥度( m m ) 径向泄漏率；磊= 6 t q ( p 。壤) 关于学位论文的独创性声明 本人郑煎声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行磷究工作掰取得的 成果，论文中有关资料和数搌是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对磊开究所徽的任博贡献均已在论文中作出了瞬确的说明。 若有不实之处，本人愿意承握糍关法律责任。 学位论文作者签名：豳期：磺年易胃，隧 ， 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印刷版 和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和 复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库迸行检索，采用影印、缩印戚其他 复铡手段保存学位论文。 保密学位论文在解蜜矮的使受授权同上。 学位论文作者签名：查查 指导教师签名：虿乏刍鲻 隧麓：潲年善旁同 同期：俳毛月鼹 中瓣矗酒夫学( 华东) 硕 ：学饿论文 第一章前言 视械端西密封( m e c h a n i c a le n df a c es e a l ) 是犟孛囊鑫向端面密封，简称“橇槭密封”， 又称“端蕊密封”，是旋转流体桃械麴关键部件之一，广泛应用于离心泵、压缩机、反应 釜等需要严格控制泄漏量翡场合。机槭密封自从1 9 世纪末出现以来，已经取得了长是 的发展，尤其在石油化工方面发挥了重要的作用。随着工业的高速发展，密封的工作状 况趋于高温、赢速和高压，在实际应用中，不可避免地会出现密封失效，而造成密封失 效的原嚣禳多，密封竭面变形就是主要原因之一。 相对于壤料密封丽言，甓通接触式机械密封其有独特的优势。然而，普通接触式机 械密封本身不可避免地存在泄漏、使用寿命短、使用p v 值受隈、运行费用高等缺点， 不缝够满足现代工业两无污染、长寿命、低能耗、嵩效益方彝发展的要求。为了欲摄本 上解决密封问题，出现了端面开槽的机械密封。 端面弧形浅槽机械密封作为一种新型的机械密封，现已成功地应用在嵩压注水泵 上。密封环端西开有微米级舔弧形稽，由此在摩擦西之闻形成润滑和题力禊，这些禊能 有效地减少端面的接触压力、摩擦系数和摩擦副的温度，因而可以增强冷却效应h j 并提 赢密封使用压力辩速度极隈。由于这些槽只有几微米深，流体动压效应褶对较弱，因此， 在高压状态下，端面弧形浅槽机械密封在运行过程中是分子接触式与非接囊蠡式密封之阆 的，属于半接触式机械端面密封。密封环变形容易使密封环端面局部接触，实际接触匦 积远远小于理论接触面积，导致密封端面温度急剧升离，产生液膜汽化、热裂等现象， 造成密封工作不稳定，并且搬捌密封环的摩擦磨损，最终导致密封失效。因诧，有必要 对端面变形进行分析，捉出影响变形的因素和控制端面变形的有效方法，指导端面开槽 机械密封的设计及使焉。 枧械密封的密封环变形包括力变形、热变彩帮残余变形。影嘲机械密封缝隙变形的 主要因素是轴内力、径向力、轴囱温度梯度和径离温艘梯度。因此，机械密封端蕊变形 研究王：作主要包括机械密封压力场、密封环瀣度场以密封环力、热变形三个方面。 本文以高压注水泵用端面弧形浅槽机械密封为例，采用朗边形八节点单元对密封环 端两进行网格划分，利用f o r t r o n 语言编制有限元程序求解混合状态下雷诺方程，计 算漆面闻的压力分布。在此基礁上，利用有限元分析软件a n s y s l 0 。0 ，采用整体法计黧 了密封环瓣温发场；然后季| l 褥a n s y s 的生死单元技术，通过动、静环韵生死控制，采 用分离法汁冀：其力热耦合变形。结聚表骥，与普通机械密封相比，弧形浅槽机械密封能 绘一警藩高 有效降低端面温度，减小密封环变形及密封的泄漏量，增加密封的使用寿命。此外，本 文还分析了介质压力、主轴转速、密封环材料及冲洗等因素对温度场及变形的影响，在 此基础上提出了控制变形的措施，为玎槽机械密封的设计提供理论依据。 2 中霭螽灌久学肇东) 磁l ：学瞧论文 第二章文献综述 2 1端面弧彩浅槽机械密封的简介 虽然二 接触式机械密封已经褥到广泛应黑，但在些特殊工况下，还需要开发性能 优良的接魅式机械密封。 2 1 ，l 特殊玉况下非接触式机械密封的不足 铡如热承泵上，因为热水泵密封介瘊是承，澄添流体不会对环境造成污染，微量麴 泄漏是满足要求的，因此泄漏量并不是选择密封形式时考虑的首要阑索。热水泵用普通 机槭密封存在如下闻题： 水在室温时的润潺性已经很差，焉其比重、表嚣张力、糙凌均随溢度斡舞离褥降低， 导致高温下则完全丧失润滑性【2 1 。由于泵输送热水温艘高、出口压力离，泄漏出的水压 力避速降低，低予饱和蒸汽压，所以马上汽化，引起端面液膜破坏，使端面处于半干或 干摩擦状态，造成密封面磨掇严重，寿命低，易失效 3 j 。由于这些原阂；导致普通接触 式机械密封的使用寿命菲常短，不能适应现代工业向长寿命、低能耗、高效益方向发展 的要求。 对视摄密封端瑟进行- 开耩、蘑鸯l 之类的船工是强化滤滑条件的有效手段。惑此在摩 擦蛳之m 形成润滑和压力楔，这些楔能有效地减少摩擦面的接触压力、摩擦系数细摩擦 副的温度，因丽可以增强冷却效应并提高密封使用压力和速度极限( 1 】。 线 图2 - 1 干气密封封气流程图1 5 f i g2 - 1f l o wc h a r t o ft h es e a l i n gg a si nd r yg a ss e a l 在这种情况下，如强2 一l 若采糟予气密封则需要雯外提供一个稳定的气源，涩然对 于现场工况来溅是不合理的；藤出于水的粘度很小，上游泵送机械密封( 原理如图2 。2 ) 的象送畿力有限，戮此，采髑主游泵送摄难形成一个菲接触漉髂膜，这种情漉下，懿果 要达到非接触，则要求密封环宽度足够大，而密封环m 产生的摩擦热与密封端面宽度成 3 蒙一举文献综述 萨沈，密封端巍太宽，产生的热爨大，使密封面温升增高，造成水汽化，如圈2 3 ，出 现千磨，所以采用非接触式机械密鸷缀难满足现场的要求。 寮 辩瑷 静鲻 鬻 一h 驴 下游铡。 ，鲁 劝环 鹭2 - 2 上游泵送原理豳鼹2 - 3 摆交圈 f i g2 - 2f u n c t i o n a ld i a g r a mo fu p s t r e a mp u m p i n gf i g2 - 3f i g u r eo fp h a s et r a n s i t i o n m e c h a n i c a lf a c es e a l 2 1 2 端面弧形浅槽机械密封的机理 端蕊弧形浅槽的开槽形式如豳2 。4 所示，在一个密封端面上加工一些l l o u m 深的 弧形槽，这些弧形槽将液体导向密封腔，然后沿着靠避密封腔的槽的后缘将液体向外挤 懑。在这个过程中产生流体动压力，使流体压力升高( 大予密封腔内酶压力) 。因此， 液体浍篱最小隰力麴流道，大多数液体离开豳槽并返豳到蜜封腔阗，只有少量液体渣漏 燃去。 旋转过程中流体动压作耀使得鞴萄闻压力舞离，水盼毖重、表嚣张力黎牯度随着压 力的升高而增加，当压力高于闪蒸点时，水就不会因汽化丽丧失其润滑性，使褥端面闽 摩擦系数降低，同时，在一定压力下，表面张力的存在也能阻止其进一步向大气泄漏【5 1 。 | 匿2 - 4 密嚣潺蘧弧形浚槽示意图 f i g2 - 4 s c h e m a t i cd r a w i n go fc u r v e ds h a l l o wg r o o v e 4 中嗣6 涵犬学( 华东) 颧| j 学位论文 2 i 。3 端面弧形浅槽机械密封的优点 ( 1 ) 可以双向旋转。这些耩是对称的，它不像螺旋槽样限制向一个旋转方向的 泵送，其回流作用与旋转方向无关； 一 ( 2 ) 使用寿命长。由于液体进入漩面之间降低了端面温度，减小了热变形，固时 摩擦系数降低，使得端面磨损减弱，延长了密封的使用寿命； ( 3 ) 经济效益高。密封使用寿命的提高，使得生产运行周期的增长，减少了因更 换密封件而造成的停工损失； ( 4 ) 结构简单，不需要其它辅助设备。 2 2国内外研究现状 在实验研究中发现，机械密封摩擦副的密封环( 动、静环) 端面磨损不均匀，有的 靠近内径处磨损较大，有的靠近外径处磨损较大。出现这种现象的原因是幽于温度场不 均匀或作用在环上的压力降不均匀造成的密封环变形。 机械密封的密封环变形包括力变形、热变形和残余变形。影响机械密封缝隙变形的 主要因素是轴向力、径向力、轴向温度梯度和径向温度梯度。产生结果主要表现在密封 端露上产生径自锥度( 压力锥度和热锥度) 与表面波度( 周向波度和径向波度) 。嚣此 对机械密封端面变形研究工作主要包括以下几个方面： ( 1 ) 机械密封压力场的研究； ( 2 ) 密封环温度场的研究； ( 3 ) 密封环力、热变形的研究。 2 2 1 密封压力场研究进展 端面问流体膜的压力分布反映了端面升压效果、密封性能等的好坏，同时也是计算 端蠢变形的必要条件。 2 2 + l 。l 国外研究进震 19 9 3 年b o n n e a u 等人【6 】采用基于伽辽金加权余量法的直接有限元公式对螺旋槽气体 密封进行了二维稳态分析。以等温假设条件下的适用于可压缩流的雷诺方程为控制方 程，采用高阶有限元和八节点等参元网格。为了克服槽台区的气膜厚度不连续，在解雷 诺方程时对导数进行分步积分，用n e w t o n r a p h s o n 算法将其线性化。由于建立在伽辽 会加权余量法基础上的有限元法在计算高速气体密封时，结果存在严重的数值颤动。为 第二牵文献综述 了增强有限元求解高速状态下雷诺方程的稳定性，弓| 入迎风格式有限元法。其中采脯非 对称的杈蠡数和特殊的数簋积分。所餐结果与采翔b u b n o v 。g a l e r k i n 方法计算的结果榈 比较盾发现，虽然在捆疑参数、栩同节点数情况下，震者麴诅“算速度更快，但其结果存 在严重的颤动问题，即使大幅度增加节点数，效果也不明盟，而计算耗时增加很大。 2 0 0 4 年s o r i n 和k e i t h 7 1 等应用数值算法c e s e ( c o n s e r v a t i o ne l e m e n t s o l u t i o ne l e m e n t ) 计算了考虑惯性力的r e y n o l d s 方程，并与实验值进行院较，认为在高速旋转的情况下， 气体轴承中流体的惯性力不可以忽略，愤性力可能导致流场不连续。c e s e 是潮c h a n g 翻t o t 嘲酋次提出，已缀好瘟焉在维霸二维漉场计算中。 2 2 。1 2 匿内研究进震 1 9 9 3 年王美华、蓖勋【9 l 利用有限元法求解简化的n s 方程，宰导到考虑离心力的动压 式可控膜机械密封、瀵膜压力分布，并以考虑离心辊双端面入字形螺旋槽机械密封为例进 行了计算。得出：对于槽深、膜厚不太大的非接触式机械密封，惯性力对流体流动的影 响很小。 2 0 0 2 年林培峰1 镄应焉有限元法计算了漂旋槽于气密封压力分毒，穰耀魉辽金法对 控制方糕进行求解，分李厅了螺旋槽于气密封。采用c 语言自行开发编制了适用于任何 槽型于气密封性能分析的有限元软件。 2 。2 。2 密封溢度场研突进震 。 在机械密封中，患于摩擦和搅拌产生的热量会使密封环端西温度升藏，加之生产工 艺使用条件中有的要求较高，这就带来了许多问题，例如出现密封端面闻介质汽化、密 封环变形、热蘑撰，甚至引起热冲击和热裂等，为了保证机械密封长期稳定、可靠地运 转，必缬首先掌握各部分的受热及散热情况，主要是摩擦副和端面的温度及其分布，然 后采取有效的措施控制温升。 温度场的计算是在压力场酌基礁之主发震起来的，也是计算密封端蘸变形的基础。 热变形是密封变形的主要形式之，要计算热变形，首先需要确定密封环及密封腔澄度 场。计算温度场的方法主要有：解析法、有限元法和有限差分法三静方法。 2 。2 ，2 。l囡外研究进展 1 9 9 3 年e t s i o n 和p a s c o v i c i f l l 】等人首次解决了考虑未对准端面对端面温度分布的影 响，应用t h d 建立数学模型。对密封作了如下假设：( 1 ) 密封触隙流体为等粘度牛顿 瀛；( 2 ) 流体充满密封闯隙，气憾现象由于流体径向流体动压力降被消除；( 3 ) 动环 6 串瓒白涵久学t 皆东) 嫒l ：学佼论文 和静环表面流体温度和热传导系数已知；( 4 ) 静环问密封流体之间的对流热传导与同 动环之瓣鹣对瀛热传导l g d , 得多可以忽略；( 5 ) 流体膜产生的热量郡传给了动环。在 上述假设的基勰上，对能壁方程进行简化求解，褥到疆力和温度分奄。得漱由予未对准 产生的周向温度变化同平均温度相l l o y d , ，可以忽略。尽管这种方法建立在系列的麓 化假设之上，也没有与其德的理论和实验结果相院较，但为以后复杂的热摩擦闻题指臻 了方向。 19 9 8 年s l a m a c k h 署t l s o u t i s a 弪j 等人基于计算流体力学理论，采用s i m p l e r 算法，计算 了密封系统温度分布和热传导系数并与l e b e c k 的试验结采进行毙较，得毒数值计算与实 验值之闻的差别主要来鹭作用面热源的计算。认为密封径向和轴向躲温度梯度是影响端 隧闻隙和密封性能的主要因素，并提如密封腔内温度分布除了密封座部位基本是均布 酶，随着旋转速度的增加，最高澄度同接触匿流体平均湿度酶差减小。 1 9 9 9 年p a r c i zm e r a t i 等( 1 3 】建立了个轴对称的二维计算模型，用以预测机械密封腔 内的流场及动静环内的温度分布。采用水为流动介质，等径密封腔，湍流密度为4 的 k 一模型。此模型瘸来确定密封件湿表面的努塞尔数( n u 数) 。n u 数灞于计算密封面上 的温度分布，计算结栗表明，流动变化程度最大的位餐在动环表露靠近动静环交界处。 结果还表明，密封表面越靠避蠹径处温度越高，这是豳于靠近轴套蠲隧有空气空隙，其 对流传热较蓑造成的。作者露时改进了数值诗算鳃计箨缝力，使之能用于不周工作条件 下的不同密封设计。计算过程由商用软件f l u e n t 完成。 2 2 。2 2 国内研究研究进展 李壳永渊、李红l 醛等利用解析法建立了机械密封环稳态温度场模型。为了便于推导 公式，他们进行了一系列假设和简化，主要有：( 1 ) 稳态温度场；( 2 ) 密封环的导热系 数k 为常数，并假设同一场边赛处的对流传系数为常数；( 3 密封环轴对称；( 4 ) 忽略 戳热辐射导致的热撰失； 5 ) 密封环肉无内热源。拖们的计算只适合密封环截蔼为矩形 的情况，没有给出对流传热系数的计算方法，丽是采髑实验值。 陈文毅【1 6 】、法元金f 1 7 】剥灞有限元法对机械密封环的稳态温度场进行了计算，为建立 机械密封的有限元计算模型，他们也对密封环作了与李克永 1 引、李红【1 5 1 相嗣的假设。他 们依据变分法原理推导了温度场计算的有限元模型。法元金给出了6 结点和8 结点三角 形等参单元的有限元模型，并编制了f o r t r a n 语言计冀程序，该程序可以求解各种传热 边界条件酶机械密封温度场阀题。并且袍还给舞了对流传热系数的计算方法，该计算方 法针对动、静环的不赢情况给出了不同的计算公式，并结合试验给溉了公式翰修范系数， 了 棼擎 焱囊弪小瀚恐力溢度比半径大的墟力潍发商，刚此热变形滞半径办蠢 逐渐减小，端嘶成收缩锥形；( 3 ) 靠近睇2 + 丽i t j j 川- - 。i t n 轴向温发梯度人，劂此热庶力末缓集- l ，z r - 端i n l | ：。 t 9 9 0 年张书炎硌；也利爝善f 限元法对橇缀密封环淤稳态溢凄场避舒了计算。搬动静 列：体为个髂体，这样省去了密封环闽热繁分配的麻烦，简化了计簿。并对对流按热系 数删峰擦热进行了讣饽。得剿几点续沦：( 1 ) 密封环的换热系数即使红较人范嘲内变动 时，密封环| 囊l 的热l - 1 分+ 斑 j 舞取决于密封环材料的导热系数；( 2 ) 端蕊t 的誓均温羹。 麟撩热成比关系。降低岸擦热足防j 卜平均湍升过火的有效措施之，而减少摩擦热的 途托越降低胯绦系敬和减少端而t ：t ：j 一氏从降低端而湔艘的角度m 发应该把导热性能好的 材料徽动环；( 3 ) 密封环蠹的湛降主要榘； ，在藕谣附运，t l i j j j 辅向的溢度褥发院径囱温 度梯度l 犬。 1 9 9 4 印采一嚣为拶9 通过熊量方程计算了窿擦热，瞒仃漩元法求解枫械密封环姻稳态 f l _ l l “t 矗) , + 场，j 二在t i 行没跨麴试验 一扛迸 l ：了旋转环非旋转s 4 , 溢度场测试， ：分橇f 影鹂 惭鲥j = 1 i 激发场盼箨制t 凶索。得出：( 1 ) 椒划。环端谢l l i j 温度隧介质压力的升商或转速的增 j l | 近似成线r t 荚系：( 2 ) 密封坏端峨叫的泌度随径向尺、j 的5 l c l + i j 近似戚抛物线变化，端 丽| f l s 竣，矗。s j j ( 麓l i l ；t 度，轰鬟近内径处，所以鹿嬲馁 l 沈、注意冷却，使密封l 蕊l ：最r 晒渤交点f 移，减少液骥沸腾i f 径，避免液臌汽化；( 3 ) 封环内的温度随轴向k 、j 1 ，内增加f 疗j 逐渐降 低、近端潼i 处轴翔滥发梯坡较大，这与封环嬲导热系数鞲与减喇介质对漉换热情况有关， 为避免0 | 起较大躲热变j 臣或热裂，癍塔量选择导热系数犬的材褥作密封环，瓣时加强冷 矧，增人密封环参糊l ：i 4 介质i t , t x , j + 流换热系数。 1 9 9 4 年顺水泉f 2 0 i 4 l j ) l l 有限麓分泼诗舞了机械密封的濉艘场，对一j ：复杂端艇盼套睦械 密封求滋，计算过程过+ j i 繁琐，不嗣j 二汁搿枫处理。 1 9 9 67 , i - 朱，雾，卜等二1 分析了