干气密封气动运行特性及预测模型的数值与试验研究

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1、干气密封气动运行特性及预测模型的数值与试验研究NumericalandExperimentalStudyontheAerodynamicOperatingCharacteristicsandPredictionModelofDryGasSeal工程领域：化学工程作者姓名：田广胜指导教师：刘正先教授企业导师：王海宁高级工程师天津大学化工学院2017年12月独创性声明本人尸明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作和取得的＊研九成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成

2、果，也不包含为获得天津大学或其他教盲賴的学位祐证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：知；年）Ｖ月Ｗ日Ｊ学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、、汇编以供査阅和借阅。同意学校，并采用影印缩印或扫描等复制手段保存向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。论文在解密后适用本授权说明）（保密的学

3、位导师签名：学位论文作者签名：＜＞：年月ｗ日丨签字日期＞月日ｉ签字日期：＞７年摘要干气密封是是一种以气体作为密封介质的非接触式密封，它的出现解决了多年来机械密封一直不能干运转的难题，具有泄漏量小、端面磨损小和能耗低等优势，广泛应用在石油、化工和冶金领域。本文对螺旋槽干气密封的气动运行特性进行研究，采用数值计算方法对Gabriel经典算例实施计算，并将数值结果与文献理论结果进行对比分析，两者符合很好，验证了CFD数值方法的可行性。以Gabriel算例为研究对象，研究工况参数及气膜厚度对其气动运转特性的影响，然后对其

4、数值结果进行数值拟合，确定了工况参数（入口压力和转速）及气膜厚度为变量的气动运行特性参数预测模型；并采用数值拟合的方法确定某实际密封产品的气动运行特性的预测模型，然后采用预测模型对其他运行工况下的特性参数进行了计算，对特性参数之一泄漏量预测结果与其试验测量值进行了对比分析，进一步验证了数值模拟方法和预测模型的可靠性。研究槽形结构参数对螺旋槽干气密封气动运行特性的影响，并引入响应面模型和方差分析，定性、定量地分析槽形参数对气动特性的主效应和交互效应。对双向燕尾槽干气密封进行数值计算，研究工况参数及气膜厚度对其气动运转特性的影响

5、，通过对数值结果的拟合分析，确定了气动运行特性参数预测模型。并对螺旋槽和双向燕尾槽的运行特性进行了对比分析。本文通过研究干气密封在不同工况参数、气膜厚度和槽形结构下的气动性能，得到干气密封气动运行特性的预测模型，确定工况参数和槽型结构参数对干气密封性能的影响规律，对干气密封气动运行特性的快速确定，进一步优化干气密封槽型有指导意义。关键词：干气密封，数值拟合，螺旋槽，双向燕尾槽，试验测量ABSTRACTDrygassealisakindofnon-contactmechanicalsealusinggasasasealingm

6、edium,whichhaslowerleakage,lesswearandlowerenergyconsumptionandotheradvantages.Ithassolvedtheproblemthatmechanicalsealhasbeenunabletodryrunningovertheyears,andbeenwidelyusedinthefieldofpetroleum,chemicalandmetallurgy.Inthispaper,theaerodynamiccharacteristicsofthesp

7、iralgroovedrygassealwerestudied.ThenumericalcalculationmethodwasusedtocalculatetheclassicexampleofGabriel,andthenumericalresultswerecomparedwiththeGabriel’sresults.TheresultsareingoodagreementandverifythefeasibilityoftheCFDnumericalmethod.TakingtheGabrielexampleast

8、heresearchobject,theinfluenceoftheworkingconditionsandthethicknessofthefilmonitsaerodynamiccharacteristicswerestudied.Then,thenumericalresultswer