核主泵用流体静压型机械密封流固热耦合变形分析.pdf

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1、20t5年11月润滑与密封NOV．2015第40卷第11期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．40No．11DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2015．11．009核主泵用流体静压型机械密封流固热耦合变形分析-朱维兵张海洋。王和顺(1．西华大学机械工程与自动化学院四川成都610039；2．东方电机工模具有限公司四川德阳618000)摘要：核主泵泄漏量的大小受密封间隙影响，密封间隙形状与密封压力分布、热变形紧密相关。基于流体力学和传热学的基本原理，建立核主泵机械密封流固热耦合变形分析模型；通过分析接触状态，确定动、静环的边界约束条件利用ANSYS

2、软件对机械密封副的端面流场、流固热耦合热变形进行模拟分析。仿真结果表明：密封环内径与转折半径间的压力近似呈线性分布，而转折处与液膜外径之间的压力呈抛物线分布；动、静环应力分呈环形分布，最大应力处于静环上端面外径处；最高温度都出现在密封环靠近内径处，且动环温度高于静环。关键词：机械密封；热应力耦合；核主泵；密封间隙中图分类号：TH136文献标志码：A文章编号：0254—0150(2015)11—047—05Thermal-StressCoupleDeformationofHydrostaticPressureMechanicalSealinNuclearPowerPumpZhuWeib

3、ingZhangHaiyangWangHeshun(1．SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，XihuaUniversity，ChengduSichuan610039；2．DongfangElectricMachineryTools&MouldsCo．，Ltd．，DeyangSichuan618000)Abstract：Theleakageofnuclearpowerpumpisaffectedbysealingclearance，andthesealingclearanceisrelatedwithpressuredistributi

4、onandthermaldeformationofthemechanicalsea1．Basedonthebasicprinciplesoffluidmechanicsandheattransfertheory，thethermal-stresscouplingdeformationanalysismodelofhydrostaticpressuremechanicalsealinnu—clearpowerpumpwasestablished．Byanalyzingthecontactingstateamongthesealrings，theboundaryconstrainedco

5、ndi-tionsofstatorandrotatorwereobtained．Simulationanalysisoffaceflowfieldandthermal-stresscoupledeformationofthemechanicalsealwascarriedoutinANSYSsoftware．Thesimulationresultsindicatethat，withinthesealingclearance，thepressurebetweentheinsidediameterandturningradiusofthesealisapproximatelylinear

6、distribution，whilethepressurebetweentheturningpointandtheouterdiameteroftheliquidfilmhasaparabolicdistribution．Thestressofthestatorandrotatorhasacirculardistribution，andthemaximumstressisattheendsurfaceouterdiameterplaceofstationaryring．Thehighesttemperatureinsealringsisneartheinnerdiameter，and

7、thetemperatureofrotatingringishigherthanthatofsta-tionaryring．Keywords：mechanicalseal；thermal-stresscoupling；nuclearpowerpump；sealingclearance核主泵是压水堆核电站的关键设备，其机械密封运转时存在一定的间隙．为全液膜润滑状态：核主泵是防止泵内放射性物质泄漏的装置．密封性能直接关对泄漏量有严格要求，而泄漏量的大小受密封间