刷式汽封和梳齿汽封泄漏流动特性的数值模拟研究.pdf

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1、第58卷第5期2016年10月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYV01．58No．50ct．2016刷式汽封和梳齿汽封泄漏流动特性的数值模拟研究李尊平，丁常富，刘志博(华北电力大学能源动力与机械工程学院，保定071003)摘要：采用数值求解三维Navier—stokes方程技术，研究了梳齿汽封和刷式密封的内部流动性能，即汽封内部压力场分布、速度场分布，以及不同型式汽封的模拟漏汽量。采用汽封漏汽量公式，计算了不同汽封的理论漏汽量，并与模拟漏汽量进行比较。结果表明：在相同进口压力下，刷式汽封的压力变化比梳齿汽封的压力变化迅速。同时揭示了刷式汽封能够有效干扰蒸汽流动，降低蒸汽的流速。某电厂

2、汽封改造实例表明，采用刷式汽封替换梳齿汽封后热耗率较改造前降低了143kJ／(kw·h)，汽封改造效果明显。关键词：刷式汽封；数值模拟；汽封改造；热耗率；经济性分类号：Tl(262文献标识码：A文章编号：1001-5884(2016)05旬348旬3NumericalSimulationofFlowandLeakageCharacteristicsfbrtheBrushandLabvrinthSealUZun—ping，DINGChang—fu，UUZhi．bo(Sch00lofEneEg)rPowerandMechaIlicalEngineering，No汕ChinaElectricP0we

3、rUniVersity，Baoding071003，China)Abstract：Three—dimensionalnowcharacteristicsofthelabyrintIlsealandb11Jshsealforste锄turbinesareinvestigatedbysolvingNavie卜Stokesequations．Theintemalpressure6elddistribution，velocityfielddistdbution，andsimulationofdi艉renttypesofste砌sealleakageamountofste砌arecontained．，1

4、1leleakagenuxofdi艉rentsteamsealwascalcul舢edbyusingthetheoreticalfomulaandcompa弛dwiththesimulatedleakagequantity．Theresultsshowthatunderthes砌einletpressure，thepressureofbrushsealchangesthanthepressureoflabyrinthsealrapidly．Atthesametimethebmshsealcaninterfbrethenowofsteame￡f．ectivelyandreducetheste踟n

5、owrate．Thmughtheste锄sealtransfo珊ationexampleofapowerplantcanshowthat“terthemodificationofusingbrushsealtoreplacethelabyrinthseal，theheatconsumptionrateofste砌turbineisdecreasedby143kJ／(kw．h)，showing肌obviouse骶ctofste锄sealmodification．Key、∞rds：bn坞h孵aI；n岫erical蚰mlllation；steaIn辩alm倘∞廿on；h翰tco碰mmp廿叩阳te；e

6、con咖y0前言近年，随着现代火电技术和汽轮机汽封技术的不断发展，市场上已陆续出现了许多新型汽封(如布莱登汽封，蜂窝汽封，刷式汽封等)，使发电厂在进行汽封节能改造时，面临选择何种汽封的问题。传统汽轮机汽封一般采用梳齿形汽封，但由于齿间是环形腔室，环向流动降低了涡流降速的效果，所以电厂面临汽封间隙过大、漏汽量大的问题。刷式汽封因与转子“零”接触，能够有效减少漏汽量。实验研究表明，刷式密封的泄漏量是梳齿密封的1／10一l／5⋯。并且当刷式汽封与转轴摩擦接触时，刷毛可以弹性退让，提高转子运行稳定性，故刷式汽封在电厂中应用越来越广泛。通过流体分析软件及实验室设备，许多研究人员对刷式汽封流动特性及蒸汽泄

7、漏量进行了数值研究。Bayley粕dlong【21通过实验得出了刷式汽封泄漏量随压比增大而增加的结论，并且测量了刷丝尖端受力。Guardino等口1通过对刷式汽封刷丝根部受力和热传导进行了模拟分析研究，引入多孔介质模型，使得对刷式汽封泄漏流动特性的研究更进一步。戴焦型钍对刷式沲挝的泄漏以及接触传热特性进行了研究。收稿日期：2016旬1．26张帅"1采用nuent软件对刷式汽封密封特性及迟滞性进行二