基于ANSYS的机械密封副的温度分析.pdf

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1、液压气动与密封，20l4年第03期doi：l0．39694．issn．1008-0813．2014．03．025基于ANSYS的机械密封副的温度分析宁清俊，郭文勇，韩江桂，姚刚(海军工程大学动力工程学院，湖北武汉430033)摘要：研究了机械密封副的稳态温度场，在合理的假设条件下，建立了机械密封场的温度数学模型。通过计算，求得相关的热流密度与对流换热系数，然后利用ANSYS13．0软件进行运算。着重考虑了介质流量和弹簧比压对温度场的影响。为机械密封的设计提供了理论依据。关键词：机械密封；有限元；介质流量；弹簧比压中图分类号：TB42文献标识码：A文章编号：1008—0813(2014

2、)03—0072—03AnalysisOnTemperatureofMechanicalSealPairBasedOilANSYSNINGQiU12，GUOWen-yong，HANJiang-gui，YAOGang(SchoolofPowerEngineeringNavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Thispaperstudiessteadytemperaturefieldofthemechanicalsealpair，amathematicalmodelofmechanicalsealtemperature

3、fieldisestablishedunderreasonableassumptions．Bycalculation，heatfluxandconvectiveheattransfercoeficientisobtained．ThenthetemperaturefieldofthemechanicalsealiscalculatedbyANSYS13．0．Focusonconsideringthemediumflowandspringpressureonthetemperaturefield，whichprovidesatheoreticalbasisofthemechanicals

4、eal’Sdesign．Keywords：mechanicalseals；finiteelement；mediaflow；springpressure0日『J吾(4)密封面上的热流密度在每个单元面上是均匀分布的，但整个端面分布并不均匀：端面温度是机械密封实际工作时的一个重要参(5)在机械密封系统运行一段时间后。机械密封副数。端面温度过高会产生一系列的问题[1]研究机械密的温度场处于热平衡状态，是稳态的；封的温度场具有重要的意义已有一些学者利用有限(6)裸露于空气或背靠辅助密封圈的密封环表面元软件对密封副的温度场进行了研究．得到了密封副视为绝热温度场的分布及变化规律．并对介质压力．动静

5、环材根据以上假设．机械密封副的轴对称稳态热传导料．主轴转速液膜厚度等因素对温度的影响进行了分方程为：析。然而．介质流量和弹簧比压对端面温度的影响的研22究则不多见本文利用ANSYS软件对机械密封环进行上：0(1)++1’^0一v、-，a‘ar‘rdr模拟分析．主要探讨了介质流量和弹簧比压对端面温度的影响式中密封环的温度函数，其中(，r)；1密封环热分析的基本假设[21——轴向：径向(1)由于动、静环均具有轴对称结构，边界条件也为了求解方程(1)，得到微分方程的唯一解必须附是轴对称的。所以温度场的分布也是轴对称的：加边界条件密封环与密封介质接触处按第二类边界(2)认为密封端面是平行的，

6、不考虑密封环力、热条件考虑；其余边界上为第三类边界条件。变形对温度分布的影响：2边界条件的确定(3)密封副材料性质和密封介质的性质不随温度变化．密封介质的温度是恒定的：1)相关参数的设定本文所采用的机械密封设计方案中．动环材料为收稿日期：2013—08—14不锈钢，静环为锡青铜，其物理性质如表1。密封副内径作者简介：宁清俊(1988一)，男，湖南邵阳人，硕士研究生，研究方向为机电为161mm，外径为175mm，主轴轴径130，转速设备的检测与维修。72HydraulicsPneumatics&SeMs／No．03．2014600r／min。弹簧比压0．05～0．20MPa。密封介质为

7、25℃去Re介质横向绕流效应，Rea=1D；盐水，其介质流量10～60min／L。介质的物理参数见表2。——动环的外周当量直径；表1密封环材料性质——动环外周处介质的轴向流速；l介质运动黏度对AH。BC边：nRn4口r=O．0236AP／26(5)式中尺雷诺数，e=226／v；厂静环周围介质的轴向速度；表2密封介质物理参数(25℃)静环与轴之间的间隙：p1．普朗特常数；——修正系数．一般取1．2～2。由于其余边与空气接触．对流换热系数可忽略不计．即对流换热