高效农用涡旋压缩机密封与控制响应分析

为解决农用涡旋压缩机切向和径向泄漏的问题,对涡旋压缩机的密封装置进行了设计和优化。涡旋压缩机的主要由防自转结构、支架体、动涡旋盘和静涡旋盘组成,其主要工作部件为动涡旋盘和静涡旋盘。采用迷宫密封结构及定长流动理论进行密封流场的计算,并利用湍流模型对通道模型进行计算,优化迷宫槽尺寸和结构,以提高密封性。对迷宫密封的泄漏量进行试验,确定了泄漏量的计算公式,并通过试验证明了迷宫密封方式的密封效果良好。     

干气密封的选型及故障分析

离心压缩机的泄漏是影响压缩机性能的重要因素,因此压缩机密封设计非常重要。压缩机密封的选择要根据压缩机的介质、温度和压力等因素来考虑。被压缩介质为有害、不安全介质时,应选用安全可靠的干气密封。基于此,文章阐述干气密封的原理,介绍干气密封的选型,对干气密封运行中出现的故障进行分析。     

带压堵漏技术的应用

叙述了泄漏的形式和判断方法以及如何处理各种泄漏,在生产中发生的外部泄漏,依部位分为密封副泄漏的本体泄漏,对于有相对运动密封的动密封泄漏采用调整,顶压及注胶等方法;对于无相对运动密封副的静密封则可采用坚固、注胶及打套等上漏。对于发生在设备壳体、管壁、阀体等由于材料自身原因引起的本体泄漏,大都采用焊补法带压堵漏,因此,带压堵漏已成为生产中一门重要技术。     

液压传动系统的泄漏分析及应对措施

文章通过对密封机理的研究,对液压传动的泄漏形式及传动密封不良引起的泄漏原因进行了分析,提出了有效措施控制泄漏,促进液压技术在实际工作中发挥更大的作用.     

提高潜污泵机械密封可靠性研究

针对蜗壳式潜污泵扬程较高、密封性能要求较严等特点，对机械密封的泄漏量进行了定量分析，提出了解决泄漏的方法，从而提高机械密封的可靠性、减少泄漏量，保证潜污泵安全运行。     

车库式干发酵装置密封性能试验研究

为了提高车库式干发酵库的密封效果,降低"M"形充气密封系统的泄漏率,文章在自制的车库式干发酵装置上采用绝对压力衰减法进行了"M"形充气密封系统泄漏率试验。采用响应面Box-Behnken模型对密封系统的工作参数进行了试验研究,以充气压力、密封介质压力、密封间距为影响因素,以泄漏率为考察目标,建立了多元数学回归模型。试验结果表明:泄漏率的影响显著顺序依次为密封间距、充气压力、密封介质压力,其中密封间距和充气压力为极显著影响因素;最优工作参数组合为充气压力0.22 MPa,密封介质压力1000 Pa,密封间距5.50 mm,此时泄漏率为20.65 PaL·s~(-1),验证试验值与模型预测值的相对误差约为4.45%。试验结果为寻求低泄漏率、高稳定性的充气密封系统的工作参数提供参考。     

一次曲率半径函数涡旋重构型线动力学特性

应用法向等距原理构建了基于始端一次曲率半径函数方程的涡旋型线;建立了基于母线参数的吸气腔、压缩腔和排气腔容积数学模型,得到了涡旋压缩机的轴向、切向和径向气体力随曲轴转角的动态变化历程,研究了一次曲率半径函数型线参数对压缩机动力学特性的影响。数值模拟结果表明：一次曲率半径函数始端重构型线的参数显著影响涡旋压缩机的动力学特性;母线始端一次曲线与基圆渐开线连接点处曲率半径的不连续性导致了径向气体力的波动和极性变化,进而对径向间隙的密封、泄漏损失和轴承寿命产生直接影响。     

螺旋槽造型端面液体机械密封内流场的数值分析

端面螺旋槽造型机械密封的研究已取得重要进展,特别是螺旋槽干气密封已在生产中得到应用,但对于螺旋槽液体机械密封内流场特性及性能的研究还有待深入。在分析液体机械密封特点和机理的基础上建立端面液膜压力控制方程,采用FLUENT软件分别对普通机械密封和螺旋槽机械密封内流场进行数值模拟,得到密封的压力、壁面剪切力、速度分布图和泄漏量,并进行对比,深入分析内流场特性与密封性能的内在联系。研究表明：与普通机械密封相比,螺旋槽液体机械密封端面存在明显超出介质压力的高压区和密封内径处泄漏液回吸等现象,这是螺旋槽密封泄漏量小得多并产生明显开启力的主要原因。     

蜂窝密封的水封特性

为研究蜂窝密封的水封泄漏及流动特性,以两平行平板间的蜂窝密封结构为研究对象,数值求解蜂窝密封间隙内流动控制方程和Vreman亚格子紊流模型.采用有限体积方法离散Navier-Stokes方程,扩散项采用二阶中心差分格式,对流项采用二阶迎风差分格式.通过数值求解,得到了不同蜂窝半径和深度下蜂窝结构和与之相对应的梳齿密封结构的水封泄漏流量,分析了蜂窝密封的水封特性和封严机理.计算结果表明:蜂窝结构比传统梳齿结构具有更好的密封性能,蜂窝半径为6 mm,深度为4 mm时泄漏量相对最小,密封效果最佳.同时还发现泄漏量随着进出口压强差的增大而增大,而受板速影响甚微.最后通过对蜂窝内部流动特性分析发现:流体从间隙进入蜂窝空腔后产生了很强的旋涡而耗散部分动能,这种作用对降压节流起到主要作用.     

蜂窝密封的水封特性

为研究蜂窝密封的水封泄漏及流动特性,以两平行平板间的蜂窝密封结构为研究对象,数值求解蜂窝密封间隙内流动控制方程和Vreman亚格子紊流模型.采用有限体积方法离散Navier-Stokes方程,扩散项采用二阶中心差分格式,对流项采用二阶迎风差分格式.通过数值求解,得到了不同蜂窝半径和深度下蜂窝结构和与之相对应的梳齿密封结构的水封泄漏流量,分析了蜂窝密封的水封特性和封严机理.计算结果表明:蜂窝结构比传统梳齿结构具有更好的密封性能,蜂窝半径为6 mm,深度为4 mm时泄漏量相对最小,密封效果最佳.同时还发现泄漏量随着进出口压强差的增大而增大,而受板速影响甚微.最后通过对蜂窝内部流动特性分析发现:流体从间隙进入蜂窝空腔后产生了很强的旋涡而耗散部分动能,这种作用对降压节流起到主要作用.     

T型槽柱面气膜密封稳态性能数值计算研究

为了分析T型槽柱面气膜密封性能,建立了多种数值模型.采用CFD(Computational FluidDynamics)数值模拟对T型槽柱面气膜密封气膜刚度、浮升力和泄漏率的影响因素进行了研究.研究结果表明:泄漏率受平均气膜厚度影响非常显著,平均气膜厚度增大30μm,泄漏率增大4.5×10-4 kg/s,气膜偏心率次之...     

锯齿形螺旋槽干气密封性能的数值模拟

为了研究锯齿形螺旋槽干气密封的性能特性.利用Fluent软件对其气膜流场进行数值模拟,并以开漏比(开启力与泄漏率之比)作为1个性能指标,分析其锯齿形表征角β1和β₂对锯齿形螺旋槽干气密封性能的影响,发现锯齿形螺旋槽干气密封的开漏比主要受角度β₁的影响.选择1组锯齿形表征角β₁=8°,β₂=30°的锯齿形螺旋槽干气密封为基础模型,将其与普通螺旋槽干气密封分别进行数值模拟,并对以上2种槽型相对应的气膜压力分布、开启力、泄漏率、开漏比和刚度等干气密封性能参数进行比较分析,结果表明:锯齿形螺旋槽干气密封具有更小的泄漏率,但开启力也较小,其开漏比大于普通螺旋槽干气密封,在膜厚较大时,具有更大的气膜刚度.     

基于CFD螺旋槽干气密封端面流场分析

应用Solidworks软件对螺旋槽干气密封端面微尺度三维流场气膜进行建模,并运用Fluent软件对三维流场模型以层流流动形式进行数值模拟计算.在特定工况下,根据计算所得端面流场产生的动压效果和径向流速,确定使端面气膜推力（即开启力）和泄漏量同时达到最优时的气膜厚度;在确定的气膜厚度下,即分别为3.5,4.5,5.5μm时进行数值模拟计算,通过改变压力和转速,研究不同压力和转速对端面泄漏量和功耗的影响.结果表明：当气膜厚度在3～6μm时,产生较好的动压效果和较小的径向出口流速;当气膜厚度取为3.5μm时,端面总体效果达到最好,即产生动压效果最好,出口径向流速最小;当气膜厚度和压力确定时,泄漏量和功耗随着转速的增大而增大,且成线性关系;当气膜厚度和转速确定时,泄漏量和功耗随着压力的增大而增大,也成线性关系.     

实际气体效应对螺旋槽干气密封性能影响的数值分析

在干气密封的研究和设计过程中,一般将密封气体按理想气体处理.但在高压情况下,某些气体的实际效应明显偏离理想气体.以工业上常见的空气、CO₂(二氧化碳)、H₂(氢气)和N₂(氮气)为例,针对广泛使用的螺旋槽干气密封,利用CFD商业软件的三维数值模拟功能,考虑实际气体效应,并同时考虑了气体流经密封环端面时温度发生变化的情况,得到了实际气体效应对干气密封开启力和泄漏率等密封性能的影响规律.结果表明:在压力不超过4.6 MPa研究范围内,空气、N₂实际气体与理想气体的密封性能基本相同,而CO₂实际气体的开启力和泄漏率大于理想气体结果,H₂实际气体开启力和泄漏率则略微小于理想气体结果.实际气体效应对干气密封的泄漏率影响较大,对开启力的影响不大.     

输送天然气离心式压缩机干气密封性能分析

为了了解高压下混合实际气体行为和理想气体的区别,采用Redlich-Kwong方程表达混合气体的实际行为,对Muijderman螺旋槽窄槽理论气膜压力控制方程进行修正,并加以求解.针对螺旋槽干气密封,以天然气为例,分析混合气体效应对螺旋槽干气密封的端面压力、泄漏率、气膜刚度和开启力等特性的影响,并在不同压力下与其对应的理想气体和甲烷气体进行对比.结果表明:天然气混合实际气体效应,易受压缩,使干气密封的泄漏率、槽根压力、端面开启力、气膜刚度增大,其中对泄漏率的影响尤为明显;尽管天然气中的绝大部分气体是甲烷气体,但是天然气密封性能与甲烷实际气体性能差距较大,不能仅通过甲烷实际气体来分析天然气的密封性能.     

汽车离合器壳体泄漏测试站的设计

根据汽车离合器壳体的结构特点,采用机械与电气自动化控制相结合的方法,利用气体泄漏测试仪对离合器壳体的内在质量（气孔、砂眼、断芯等）进行检测。介绍气体泄漏测试站的工作原理、所需设备及检测方法,为汽车离合器壳体的质量检测提供依据。     

螺旋槽干气密封热力耦合流场近似计算及分析

为了研究干气密封在高速高压运转下受到外力作用导致密封腔内不规则变形时的流动特性.考虑力和热作用2种情况下,分别获得密封环的变形量及其气膜厚度的近似解析式.将力变形量叠加至热弹变形中,获得热力耦合作用下密封腔内气膜厚度的近似解析式,进而获得密封腔的理论流量,并对比分析无变形、热弹变形、力变形以及热力耦合变形4种情况下的理论流量与实测流量.研究结果表明:密封腔内流量随介质压力增大而增大;当仅考虑力作用时,所获得的流量值大于试验值;仅考虑热弹作用时,流量值虽然小于试验值,但误差较大,与其他几种情况相比,热力耦合作用下密封腔内的流量值与试验值的误差较小.在工程运用中,考虑热力耦合变形为优化槽型结构参数提供了理论基础,进而达到控制流量的目的.     

滑移流影响螺旋槽干气密封性能的解析法

干气密封低速运转时,气膜很小,受微尺度效应滑移流的影响明显.为准确、有效地计算低速运转下干气密封的性能,以螺旋槽干气体密封为例,采用有效黏性系数方程对Muijderman螺旋槽窄槽理论气膜压力控制方程进行修正,并加以求解,获得不同滑移流模型对干气密封端面开启力、泄漏量、气膜刚度的影响规律.在不同转速、不同膜厚条件下与文献中的有限元法计算结果进行比较.结果表明,通过近似解析法获得开启力、泄漏量、气膜刚度与对照文献差别不大.相同转速下,气膜厚度在0.6~1.2 μm时,随着气膜厚度的增加,开启力和气膜刚度变小、泄漏量变大;相同膜厚下,开启力、泄漏量、气膜刚度均随转速的增大而增大.多种滑移流模型计算结果基本重合.     

基于CFD的螺旋槽干气密封端面流场流态分析

应用Gambit软件建立三维螺旋槽干气密封模型,并对其进行了网格划分.在特定工况下,运用Fluent软件对螺旋槽干气密封内部微间隙三维气体流场的两种流态,即层流和湍流分别进行了数值模拟,得到了两种流态的压力分布、速度分布以及泄漏量.运用模拟得到的层流和湍流的速度,根据流动因子进行了理论计算,结果表明：螺旋槽干气密封端面气体是以层流流动的.将模拟得到的层流和湍流的泄漏量与其相同工况下试验所测得的泄漏量进行对比分析,结果表明：螺旋槽干气密封端面气体亦是以层流流动的,模拟层流泄漏量为6.92×10^-6m^3/s,试验值为6.94×10^-6m^3/s,十分接近.综合以上两种结果表明：在一定工况下,螺旋槽干气密封端面气体是以层流流动的.     

底表面粗糙度影响干气密封性能的确定性方法

为了研究槽底表面粗糙度对干气密封性能的影响,建立沿密封端面径向分布为正弦曲线的槽底表面粗糙度模型,考察在单个取样长度Lr内正弦波波长λ对密封性能的影响,确定了正弦波波数n=10,即波长λ=0.08 μm,采用近似解析法求解密封端面间隙的气膜压力分布,得到了不同槽深和不同膜厚下槽底表面粗糙度对干气密封端面开启力和泄漏率的影响规律.结果表明:针对所研究的工况,与光滑面相比,槽底面粗糙度Ra=0.4 μm时,开启力的最大相对误差(绝对值)为0.12%,泄漏率的最大相对误差(绝对值)0.31%;槽底表面粗糙度Ra=0.8 μm时,开启力的最大相对误差(绝对值)为0.50%,泄漏率的最大相对误差(绝对值)1.26%.这说明,一般工况下,槽底表面粗糙度Ra≤0.8 μm时,可忽略槽底表面粗糙度对干气密封性能的影响.而在非槽区气膜厚度h₀<2 μm的运行工况下,建议将槽底表面粗糙度Ra降低到0.4 μm以下.