側入式單端面機械密封摩擦副溫度場的研究

孫星星，孟祥鎧，周國忠，虞淑瑤，趙文靜

（1.浙江工業大學過程裝備及其再制造教育部工程研究中心，浙江杭州 310032；2.浙江長城攪拌設備股份有限公司，浙江溫州 325028）

1 前言

側入式單端面機械密封是火電廠煙氣脫硫吸收塔攪拌混合系統的關鍵密封設備。其機械密封摩擦副工作時，動、靜環端面之間相互貼合緊密且相對轉動，摩擦副之間由于介質壓力及摩擦力作用會產生磨損和熱量，加之此類典型結構機械密封腔體狹小，散熱性能差，從而導致產熱量大，引起密封環端面溫升明顯［1，2］。若溫升持續增加還會引起摩擦副端面間液膜汽化、磨損加劇、密封環變形，造成機械密封工作不正常，并最終導致端面密封失效。因此，為了提高煙氣脫硫吸收塔側入式攪拌器密封裝置端面密封設計質量，需對此類典型結構端面密封摩擦副溫度場進行分析計算，以便及時調整設計參數，使得端面溫升控制在正常工作范圍內，對延長密封裝置的使用壽命具有重要意義［3］。

目前，大部分研究者普遍采用商用軟件對溫度場進行求解［4～6］，且大都認為密封面平行，不考慮熱、力變形對溫度分布的影響［7～9］，忽略端面間流體黏度隨溫度的變化，這給密封端面熱特性等密封性能的預測帶來誤差。

本文作者綜合考慮密封動靜環熱力變形、潤滑液膜壓力分布和液膜黏溫特性間的耦合關系，建立機械密封軸對稱模型，采用整體接觸耦合法和相關數值計算手段實現理論模型的數值求解，得到密封環的溫度場分布，并通過自主設計的密封試驗臺進行驗證。……