核主泵用流体静压型机械密封耦合模型与性能分析.pdf

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1、22FLUIDMACHINERYVo1．39，No．11，2011文章编号：1005—0329(2011)11—0022—06核主泵用流体静压型机械密封耦合模型与性能分析康玉茹，孟祥铠，彭旭东，李纪云h，盛颂恩(1．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；2．浙江工业大学，浙江杭州310032)摘要：采用商业有限元软件建立了核主冷泵用流体静压型机械密封动、静环组件的非线性二维轴对称有限元模型，通过对接触状态的分析给出了合理的动、静环简化边界约束条件，基于此建立了热弹耦合数值模型，对雷诺方程、能量方程、热传导方程进行耦合求解，证明了所建立

2、模型的正确性，并对静环端面尺寸参数进行了优化设计。为保证良好的稳态密封性能，计算结果推荐静环端面的锥角在300～3501xrad范围内选择，台阶半径R。在0．120—0．125m范围内取值。关键词：核主泵；流体静压；有限元；边界约束；密封性能中图分类号：THI36文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2011．11．005CouplingModelandPerformanceAnalysisofHydrostaticMechanicalSealsforReactorCoolantPumpsKANGYu．131，MENGXiang—ka

3、i，，PENGXu．dong，。LIJi．yun，。SHENGSong—en，，(1．TheMOEEngineeringResearchCenterofProcessEquipmentandItsRemanufacturing，ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310032，China；2．ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310032，China)Abstract：Atwo—dimensionalaxisymmetricfiniteelementmodelofhydrostati

4、cmechanicalseal’Sstatorandrotatorcompo—nentsforreactorcoolantpumpwasestablishedbyMSC．Marcsoftware，andappropriateboundaryconstrainedconditionofstatorandstatorwasobtainedbyanalyzingthecontactstateamongsealtings，secondarysealandringseat．Basedonthat，athermo—elasticmathematicalmodelwasestabl

5、ishedbycouplingtheReynoldsequation，energyequation，andthermalconductionequationforsealtingsandlubricationfilm．Thenumericalmodelwasvalidatedbycomparisontonumericalresultsofexistingmode1．Theconfigurationparametersofstatorringfacewereoptimized．Theresultsshowthat350～400Ixradconeangleofthesta

6、torringfaceand0．1225-0．125mtaperr~iusarerecommendedtoassureawellsteadysealperformance．Keywords：reactorcoolantpump；hydrostatic；thefiniteelementmethod；boundaryconstrainedcondition；sealperformance1引言性能产生直接影响，因此建立流体静压型机械密封的热力耦合模型，研究端面几何特征对密封性端面开锥角的收敛端面流体静压型机械密封能的影响是设计该类型机械密封的关键。可以减小端面磨损，是核主

7、泵用机械密封的典型大量学者对密封环热载荷的影响进行了研结构之一l。在稳定工作过程中，流过收敛间隙究_2j，部分学者同时考虑力载荷与热载荷的影的密封介质在流体静压作用下将密封浮动静环推响，对密封环端面的热弹性变形(TEHD)进行了开，在密封环端面间形成微米厚度的稳定润滑液相关研究～，但这些研究主要局限于密封环本膜，在避免密封环端面直接接触摩擦的基础上，对身，而对于高参数流体静压型机械密封的研究应密封系统进行冷却和润滑，实现节流降压作用。该着眼于密封组件整体结构对密封性能的分析。密封端面的收敛锥度和密封端面的热力变形对其Erwan通过影响矩阵法，建立了密