核主泵用流体动压型机械密封温度场的数值研究.pdf

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1、16FLUIDMACHINERYVo1．43，No．7，2015文章编号：1005—0329(2015)07—0016—06核主泵用流体动压型机械密封温度场的数值研究宫晓清，孟祥铠，李纪云，彭旭东(浙江工业大学过程装备及其再制造教育部工程研究中心，浙江杭州310032)摘要：考虑流体粘温效应，建立了典型核主泵用流体动压型机械密封三维稳态传热有限元模型。建立了由流体域及密封环组成的二维轴对称共轭传热有限元模型，计算了对流换热系数。在此基础上，采用有限元软件求解三维模型密封温度，分析了流体人口流速以及转速对密封端面温度的影响。结果表明：深槽结构导致开

2、槽静环密封端面温度分布不均匀；流体入口速度几乎不影响温度分布；增大转速，密封端面温度显著升高。关键词：核主泵；流体动压；机械密封；有限元；共轭传热中图分类号：TH117．3文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2015．07．004NumericalResearchonTemperatureofHydrodynamicMechanicalSealsinReactorCoolantPumpGONGXiao—qing，MENGXiang—kai，LIJi—yun，PENGXu—dong(MOEEngineeringR

3、esearchCenterofProcessEquipmentanditsRemanufacture，ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310032，China)Abstract：Takingthetemperature—viscosityeffectintoconsideration，athree—dimensionalsteadyheattransferfiniteelementmodelofthehydrodynamicmechanicalsealsintypicalreactorcoolantp

4、umpwasestablished．Inordertogetconvectionheattrans—fercoeficients，atwo—dimensionalaxisymmetrieconjugateheattransferfiniteelementmodel，consistingoffluiddomainandsealdomain，WaSalsodeveloped．Basedonthat，theinfluenceoffluidinletvelocityandrotationspeedonthetemperatureofsealendface

5、swasstudiedbyfiniteelementsoftware．Resultsshowthat：deepgroovesleadtotheunevendistributionoftemperatureofslot—tedstator；theinletvelocityhasnoeffectontheringstemperature，andanincreaseofrotationspeedleadstotemperaturegoingupapparently．Keywords：reactorcoolantpump；hydrodynamic；mec

6、hanicalseal；finiteelement；conjugateheattransfer1前言有限差分法研究了传热规律。流体流态对密封环对流换热有较大影响，机械密封高速旋转时，微米级密封端面间隙进而影响温度分布。Luan等建立了由流体域和内会产生大量摩擦热，端面温度过高会使材料失密封环组成的二维层流和湍流共轭传热模效或产生过大热变形，导致密封失效。对此，型【8，采用Fluent软件分析了层流和湍流下的Buck将密封环简化为二维翅片模型，提出了一种热传递规律。Brunetiere等建立由流体域和密封简单计算密封环温度的方法⋯。Pascovic

7、等建立环构成的轴对称模型J，分析了密封环热传递规轴对称模型，所有摩擦热按假定路径传递，计算了律。吴大转等建立了由流体域、密封环组件构成密封环温度J。彭旭东等总结并提出了适用于的接触式机械密封三维模型，研究了密封环温度不同工况的计算端面温度的方法j。刘伟等建分布规律。由于流体动压型机械密封在密封立了三维非对中流体静压型稳态传热模型，采用端面开深槽结构，因此需要建立三维模型以研究收稿日期：2014—11—14修稿日期：2015—06—11基金项目：国家自然科学基金项目(50775206，51375449)；浙江省自然科学基金项目(LY14E05001

8、2)2015年第43卷第7期流体机械17传热规律。本文通过构建由流体域和密封环组成G=的二维轴对称共轭传热有限元模型，计算密封环的对流换